[发明专利]具有可切换参考电压的逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)

说明书

公开了一种ADC。该ADC包括SAR逻辑电路、DAC、比较器和电压发生器。该电压发生器包括连接到比较器的第一开关，该第一开关被配置为选择性地将比较器的第二输入端连接到参考电压；电容器，连接到比较器的第二输入端；以及第二开关，连接到电容器并选择性地连接到接地电压或参考电压。第二开关被配置为选择性地将电容器连接到接地电压或参考电压，SAR逻辑电路还被配置为接收比较器输出电压，并基于从比较器接收的一个或多个比较器输出电压生成DAC的数字输入字。

相关申请的交叉引用

本专利文件要求申请人深圳市汇顶科技股份有限公司于2018年5月31日提交的在先美国非临时专利申请号为15993623、发明名称为“具有可切换参考电压的逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)的优先权和权益。

技术领域

本发明总体上涉及一种逐次逼近寄存器(successive approximation register，SAR)模数转换器(analog to digital converter，ADC)，更具体地，涉及一种SAR ADC，其参考电压约为最大输入电压和最小输入电压之间差的一半。

背景技术

传统的SAR ADC架构使用等于或基本等于最大输入电压的参考电压。由于在电容数模转换器(capacitive digital to analog converter，CDAC)中使用参考电压，因此CDAC使用的功率受参考电压的值的显著影响。此外，功率和延迟受SAR完成转换所需的时钟周期数的影响。

发明内容

一个发明方面是一种逐次逼近寄存器SAR模数转换器ADC。SAR ADC包括SAR逻辑电路，被配置为生成数字输入字；以及DAC，被配置为接收所述数字输入字和模拟输入电压，并基于所述模拟输入电压和所述数字输入字生成第一电压。该SAR ADC还包括比较器，包括：第一输入端，被配置为接收所述第一电压，以及第二输入端，被配置为接收第二电压，其中，所述比较器被配置为基于所述第一电压和所述第二电压，生成比较器输出电压，其中，所述比较器输出电压具有与所述第一电压和所述第二电压之间的差的表示对应的值。该SARADC还包括电压参考发生器，被配置为生成所述第二电压，其中，所述SAR逻辑电路还被配置为接收所述比较器输出电压，并基于从所述比较器接收的一个或多个比较器输出电压，生成所述DAC的所述数字输入字。

在一些实施例中，所述电压参考发生器包括：第一开关，连接到所述比较器的所述第二输入端，被配置为选择性地将所述第二输入端连接到参考电压；电容器，连接到所述比较器的所述第二输入端；以及第二开关，连接到所述电容器并且选择性地连接到接地电压或所述参考电压，其中，所述第二开关被配置为选择性地将所述电容器连接到所述接地电压或所述参考电压。

在一些实施例中，所述SAR逻辑电路被配置为通过将所述模拟输入电压与所述参考电压进行比较，确定所述数字输出字的MSB。

在一些实施例中，所述SAR逻辑电路被配置为基于通过所述比较器确定所述模拟输入电压是否小于或大于所述参考电压，确定所述数字输入字是否使所述DAC生成所述第一电压，使得所述第一电压大于或小于所述模拟输入电压。

在一些实施例中，所述第一电压基本上等于所述模拟输入电压加上所述数字输入字确定的电压。

在一些实施例中，所述DAC包括多个电容器以及多个开关，其中，每个开关连接到所述电容器中的一个特定电容器，选择性地连接到接地电压或参考电压，并且被配置为选择性地将所述特定电容器连接到所述接地电压或所述参考电压。

在一些实施例中，所述SAR逻辑电路被配置为使所述DAC生成所述第一电压，使得所述第一电压等于所述模拟输入电压，其中，当生成所述第一电压时，所述DAC的所述开关和所述第二开关连接到所述接地电压。

在一些实施例中，所述SAR逻辑电路被配置为响应于所述模拟输入电压大于所述参考电压，使所述DAC的所述开关和所述第二开关连接到所述参考电压。