[发明专利]模数转换器和模数转换的方法

说明书

模数转换器(“ADC”)包括配置为接收模拟输入电压信号的输入端子。第一ADC级耦合到输入端子，并且配置为输出与模拟输入电压信号对应的第一数字值和与第一数字值与模拟输入信号之间的差对应的第一模拟余数信号。基于第一反相器的余数放大器配置为接收第一模拟余数信号，放大第一模拟余数信号并且输出放大余数信号。放大余数信号转换为第二数字值，并且将第一数字值和第二数字值组合以产生与模拟输入电压信号对应的数字输出信号。本发明的实施例还涉及模数转换的方法。

技术领域

本发明的实施例涉及模数转换器和模数转换的方法。

背景技术

模数转换器(“ADC”或“A/D”)用于多种应用中，以将采样的模拟信号转换成数字信号。存在多种ADC架构，诸如流水线、闪存、Sigma-Delta、逐次逼近寄存器(“SAR”)等。流水线或分级的ADC使用两个或多个分级步骤。将模拟输入电压粗转换为粗数字值，然后使用数模转换器(DAC)将粗数字值转换回模拟信号。使用模拟比较器将粗值与输入电压进行比较，然后将差或余数进行更精细的转换，然后将结果合并。逐次逼近型ADC使用比较器来逐渐缩小包含输入电压的范围。在每个连续步骤中，转换器将输入电压与DAC的输出进行比较，后者可以表示所选电压范围的中点。在此过程的每个步骤中，近似值都存储在逐次逼近寄存器(SAR)中。继续这些步骤，直到达到所需的分辨率为止。

发明内容

本发明的实施例提供了一种模数转换器(“ADC”)，包括：输入端子，配置为接收模拟输入电压信号；第一模数转换器级，耦合到所述输入端子，并且配置为输出与所述模拟输入电压信号对应的第一数字值和与所述第一数字值与所述模拟输入电压信号之间的差对应的第一模拟余数信号；基于第一反相器的余数放大器，配置为接收所述第一模拟余数信号，放大所述第一模拟余数信号并且输出第一放大模拟余数信号；第二模数转换器级，配置为接收所述第一放大模拟余数信号并且输出与所述第一放大模拟余数信号对应的第二数字值和与所述第二数字值和所述第一放大模拟余数信号之间的差对应的第二模拟余数信号；基于第二反相器的余数放大器，配置为接收所述第二模拟余数信号，放大所述第二模拟余数信号并且输出第二放大模拟余数信号；第三模数转换器级，配置为接收所述第二放大模拟余数信号并且输出与所述第二放大模拟余数信号对应的第三数字值；以及控制器，耦合到所述第一模数转换器级、所述第二模数转换器级和所述第三模数转换器级，并且配置为将所述第一数字值、所述第二数字值和所述第三数字值组合成表示所述模拟输入电压信号的数字输出信号。

本发明的另一实施例提供了一种模数转换器(“ADC”)，包括：输入端子，配置为接收模拟输入电压信号；第一模数转换器级，耦合到所述输入端子，并且配置为输出与所述模拟输入电压信号对应的第一数字值和与所述第一数字值和所述模拟输入电压信号之间的差对应的第一模拟余数信号；基于第一反相器的余数放大器，配置为接收所述第一模拟余数信号，放大所述第一模拟余数信号并且输出第一放大余数信号，其中，所述基于第一反相器的余数放大器包括：第一放大器级，具有耦合在第一电压端子和第二电压端子之间的输入反相器，所述输入反相器配置为接收所述第一模拟余数信号；第二放大器级，具有耦合在所述第一电压端子和所述第二电压端子之间的第一反相器和第二反相器，并且配置为接收所述第一放大器级的输出，并且相应的第一控制器件和第二控制器件配置为响应于控制信号来控制流过所述第一反相器和所述第二反相器的电流；第三放大器级，包括耦合在所述第一电压端子和所述第二电压端子之间的输出反相器，并且配置为接收所述第二放大器级的输出；以及控制电路，耦合到所述第一控制器件和所述第二控制器件并且配置为生成所述控制信号。