[发明专利]双反馈回路噪声整形过采样逐次逼近模数转换器及方法

说明书

公开了双反馈回路的噪声整形过采样逐次逼近模数转换器及控制方法，逐次逼近模数转换器中，电容型数模转换器经由切换在其上极板产生余量电压，第一余量采集电容和第二余量采集电容分别奇偶周期交替相连电容型数模转换器的上极板以存储由电容型数模转换器产生的当前本周期的余量电压，无源环路滤波器经由电压缓冲器连接电容型数模转换器的下极板，电容型数模转换器的上极板通过积分电容连接比较器形成双回路反馈结构，比较器将输入电压信号与无源环路滤波器的输出电压信号的加和信号量化成数字码，基于数字码控制电容型数模转换器切换，以逐次逼近方式从高到低不断产生逐次逼近模数转换器的每一位输出，直到整个量化结束。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别是一种具有双反馈回路的噪声整形过采样逐次逼近模数转换器及控制方法。

背景技术

现实世界中绝大多数信号都是模拟信号，模数转换器(ADC)用于将自然界中的模拟信号转换为数字信号。随着集成电路工艺节点飞速进步，逐次逼近(SAR)ADC凭借着结构简单以及与工艺适配性优良等优势逐渐成为ADC研究领域近些年来的研究热点。但随着对ADC有效位数需求的日渐提高，传统SAR ADC由于受到比较器噪声以及内部模数转换器(DAC)噪声的限制，精度往往很难超过12位。因此，高精度、低成本的噪声整形SAR ADC是近年来发展出的一种新型混合ADC结构。通过将∑ΔADC中的噪声整形技术和过采样技术应用在SAR ADC中，从而提高SAR ADC的有效位数。

目前的噪声整形SAR ADC有些使用的是基于运放的有源积分器，因此功耗较高而且运放的性能随工艺、电压和温度(PVT)变化较大。而纯无源的噪声整形结构虽然功耗大大降低，但是因为无源积分器以及多输入比较器的使用，增加了噪声源的数量并会带来额外的信号衰减，因此噪声整形效果往往有限。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双反馈回路噪声整形过采样逐次逼近模数转换器及控制方法，其通过多环路反馈，从而实现更加优化的噪声整形效果。其次，该结构避免了使用多输入比较器所带来的额外噪声，利用两个余量采集电容的乒乓切换，在实现噪声整形的同时，相较于传统SAR ADC不增加额外的时钟周期，从而在保证SAR ADC信噪比的同时，加快了ADC的工作速度。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种双反馈回路噪声整形过采样逐次逼近模数转换器包括，

电容型数模转换器，其经由切换在其上极板产生余量电压，

无源环路滤波器，其配置成对所述余量电压噪声整形，其中，其包括存储余量电压的第一余量采集电容和第二余量采集电容以及用于实现无源增益的积分电容，其中，第一余量采集电容和第二余量采集电容分别奇偶周期交替相连所述电容型数模转换器的上极板以存储由电容型数模转换器产生的当前本周期的余量电压，第一余量采集电容和第二余量采集电容与积分电容相连形成无源积分器输出无源环路滤波器的输出电压，

电压缓冲器，其分别连接所述无源环路滤波器和电容型数模转换器以将所述输出电压连接到电容型数模转换器的下极板，

比较器，比较器的输入端经由所述积分电容与电容型数模转换器的上极板相连，其中，无源环路滤波器经由电压缓冲器连接电容型数模转换器的下极板，电容型数模转换器的上极板通过积分电容连接比较器形成双回路反馈结构，比较器将输入电压的信号与来自无源环路滤波器输出的电压信号的加和信号量化成数字码，

SAR逻辑数字电路，其输入端连接所述比较器的输出端，基于所述数字码控制电容型数模转换器切换，以逐次逼近方式从高到低不断产生逐次逼近模数转换器的每一位输出，直到整个量化结束。