[发明专利]一种面向两步式SAR ADC共用一组参考电压的实现电路及方法

说明书

本发明公开了一种面向两步式SAR ADC共用一组参考电压的实现电路及方法，包括：第一级SAR ADC、第一开关S2a（6）和第二开关S2b（7）、第二级SAR A、B；第一级SAR ADC包括栅压自举开关（1）、第一级开关电容阵列（2）、第一级dummy电容阵列（3）、第一级动态比较器（4）及第一级SAR控制逻辑（5）；所述第一级动态比较器（4）的输出端与第一级SAR控制逻辑（5）输入端相连；第一级SAR控制逻辑（5）的输出端与第一级开关电容阵列（2）下极板相连；并且，第一开关S2a（6）的输出端连接第二级SAR A，所述第二开关S2b（7）的输出端连接第二级SAR B。本发明在保证高采样率的基础上，不仅节约了版图的面积，同时也降低电路的功耗。

技术领域

本发明涉及一种面向两步式SAR ADC共用一组参考电压的实现电路及方法，属于SARADC技术领域。

背景技术

近年来，在中等精度高速SAR ADC设计领域，出现了多种高速架构，比较有代表性主要有2b/cycle架构和loop-unrolled架构。与此同时Two-step架构由于结合了pipelineADC流水线操作的思想，也成为一种高速架构的选择，为了进一步提升SAR ADC的速度，将2b/cycle架构或者loop-unrolled架构结合到two-step架构的第一级SAR ADC中的混合结构也应运而生。

由于大部分的Two-step SAR ADC的余量产生采用电荷共享的方式产生，相比于具有级间运放的流水线型SAR ADC，余量进行非二进制的逐次逼近，这样一来，就导致了两级SAR ADC不能共用同一组reference buffer，只能采样两组reference buffer分别对两级SARADC提供参考电压，这样不仅会增加版图的设计面积，同时也会增加电路的功耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服两步式SAR ADC架构的不足，提供一种面向两步式SAR ADC共用一组参考电压的实现电路及方法，将原来两组reference buffer变为一组reference buffer，选择合适的第一级开关电容阵列与第一级dummy电容阵列的比值关系和第二级开关电容阵列与第二级dummy电容阵列的比值关系。在保证第一级SAR ADC和第二级SAR ADC共用一组参考电压的前提下，通过增大第二级的dummy电容的权重来得到第二级SAR ADC所需要的一个间接衰减的参考电压。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种面向两步式SAR ADC共用一组参考电压的实现电路，包括：第一级SAR ADC、级间用于电荷共享的第一开关S2a和第二开关S2b、在时序上交替工作且结构完全相同的第二级SAR A和第二级SAR B；所述第一级SAR ADC包括栅压自举开关、第一级开关电容阵列、第一级dummy电容阵列、第一级动态比较器及第一级SAR控制逻辑；其中，栅压自举开关的输入端连接输入信号Vin，且其输出端分别连接第一级开关电容阵列上极板输入端、第一级dummy电容阵列上极板输入端；第一级开关电容阵列上极板输出端、第一级dummy电容阵列上极板输出端、第一开关S2a的输入端、第二开关S2b的输入端均连接第一级动态比较器的正输入端；且第一级开关电容阵列下极板与参考电压Vrefp1或Vcm或Vrefn1相连接，第一级dummy电容阵列下极板只与参考共模电平Vcm相连接；所述第一级动态比较器的负输入端接地且其输出端与第一级SAR控制逻辑的输入端相连；所述第一级SAR控制逻辑的输出端与第一级开关电容阵列下极板相连；并且，第一开关S2a的输出端连接第二级SAR A，所述第二开关S2b的输出端连接第二级SAR B；所述第二级SARA和第二级SAR B均包括第二级开关电容阵列、第二级dummy电容阵列、第二级动态比较器及第二级SAR控制逻辑。

根据上述电路，本发明提出一种基于所述面向两步式SAR ADC共用一组参考电压的实现电路的实现方法包括以下步骤：