[发明专利]一种单端输入的低功耗同步寄存器型逐次逼近ADC

说明书

本发明涉及一种单端输入的低功耗同步寄存器型逐次逼近ADC，包括：自举开关(1)、差分电容阵列(2)、比较器(3)、SAR逻辑控制器(4)和输出寄存器(5)；其中，差分电容阵列(2)分别连接比较器(3)和SAR逻辑控制器(4)；差分电容阵列(2)通过自举开关(1)连接输入端；比较器(3)连接SAR逻辑控制器(4)；SAR控制器(4)连接输出寄存器(5)；输出寄存器(5)连接输出端。本发明提供的单端输入的低功耗同步寄存器型逐次逼近ADC，能够直接对单端信号进行处理，避免了额外的单端转差分电路，从而降低了设计难度，减少了电路面积，降低了功耗；而且能够在转换过程中保证比较器的共模电压基本稳定在参考电压V_cm附近，从而降低比较器的动态失调，提高电路整体精度。

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，具体涉及一种单端输入的低功耗同步寄存器型逐次逼近ADC。

背景技术

逐次逼近型模数转换器(SAR ADC，successive approximation register Analogto Digital)，是在每一次转换过程中，通过遍历所有的量化值并将其转化为模拟值，将输入信号与其逐一比较，最终得到要输出的数字信号。由于逐次逼近型模数转换器的结构简单，功耗低等优点，因此，SAR ADC在可穿戴设备和医疗器械等低功耗需求领域被广泛采用。

近些年数字技术的飞速发展导致了各种系统对模数转换器的要求也越来越高，新型的模数转换技术不断涌现。对模数转换器的电路结构设计来说，提高速度，自然要牺牲分辨率和功耗；提高精度或分辨率，要牺牲转换速度和功耗；降低功耗则要相应降低速度和分辨率。所以必须根据模数转换器的不同应用场合来选择不同的电路结构，从而使性能价格比达到最优。

随着移动电子市场的不断扩大，对模数转换器基本有几个要求，首先要求低功耗，由于移动便携式电子产品一般都是由电池供电，所以降低电路的功耗显得尤为重要。其次面积小，减小模数转换器电路的版图面积无疑可以降低电子产品的成本。最后，精度高，一般为了达到精度的要求，大多类型的ADC均采用差分输入来抑制共模噪声以及偶次谐波的影响。然而在现实生活中遇到的信号例如音频，视频以及其他类型的信号均为单端的信号，因此，需要额外的单端转差分电路将此类信号进行转换才能供后级ADC进行处理，这样不仅增加了电路设计的难度，而且增加了电路的面积与功耗,这与对模数转换器的要求是矛盾的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种单端输入的低功耗同步寄存器型逐次逼近ADC。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种单端输入的低功耗同步寄存器型逐次逼近ADC，包括：自举开关、差分电容阵列、比较器、SAR逻辑控制器和输出寄存器；其中，

所述差分电容阵列分别连接所述比较器和所述SAR逻辑控制器；

所述差分电容阵列通过所述自举开关连接输入端；

所述比较器连接所述SAR逻辑控制器；

所述SAR控制器连接所述输出寄存器；

所述输出寄存器连接输出端。

在本发明的一个实施例中，所述差分电容阵列包括：第一电容阵列、第二电容阵列、第一开关组、第二开关组、第一选择电压端和第二选择电压端；

所述自举开关包括：开关S₁和开关S₂；其中，

所述第一电容阵列分别连接所述开关S₁和所述比较器的正向输入端；

所述第一电容阵列的下极板通过第一开关组连接至所述第一选择电压端；

所述第二电容阵列分别连接所述开关S₂和所述比较器的反向输入端；