[发明专利]一种高能效模数转换器及其控制方法有效

专利信息
申请号: 202011095330.5 申请日: 2020-10-14
公开(公告)号: CN111934687B 公开(公告)日: 2021-02-05
发明(设计)人: 胡云峰;陈李胜;胡乐星;文毅;陈卉;张华斌;周锦鹏;李华炎 申请(专利权)人: 电子科技大学中山学院
主分类号: H03M1/38 分类号: H03M1/38
代理公司: 广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205 代理人: 常柯阳
地址: 528402 *** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 能效 转换器 及其 控制 方法
【说明书】:

发明公开了一种高能效模数转换器及其控制方法,所述高能效模数转换器包括第一输入端、第二输入端、电容阵列模数转换器、比较器和逐次逼近寄存器,所述电容阵列模数转换器包括正相电容阵列和反相电容阵列;所述正相电容阵列包括第一电容阵列和第二电容阵列,所述反相电容阵列包括第三电容阵列和第四电容阵列,所述反相电容阵列包括第三电容阵列和第四电容阵列。本发明通过复用第二电容阵列和第四电容阵列,能够减少使用高电容值的电容的数量,从而达到缩小电容阵列模数转换器的工艺尺寸以及降低电容阵列模数转换器的功耗的目的。本发明可广泛应用于电子电路技术领域中。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域,尤其涉及一种高能效模数转换器及其控制方法。

背景技术

逐次逼近型模数转换器是一种中高精度、中等转换速率、低功耗的模数转换器结构,主要由模数转换器、比较器和逐次逼近寄存器组成,其中模数转换器的结构在采用电容阵列实现时,该电容阵列多采用二进制加权电容阵列实现,由于二进制加权电容阵列的电容值是呈指数形式增长,随着逐次逼近型模数转换器的位数越多,电容的电容值呈现出快速爆炸式增长的情形,进而使得电容的体积愈来愈大(通常情况下,电容的电容值越大,电容体积也越大),这无疑是对逐次逼近型模数转换器的制造工艺提出了难题,此外,由于电容的电容值呈现指数形式增长,在电容的电容值越大的情况下,消耗的功率也越多。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种高能效模数转换器及其控制方法。

第一方面,本发明实施例提供了一种高能效模数转换器,包括第一输入端、第二输入端、电容阵列模数转换器、比较器和逐次逼近移位寄存器,所述电容阵列模数转换器包括正相电容阵列和反相电容阵列;

所述正相电容阵列包括第一电容阵列和第二电容阵列,所述第一电容阵列包括N-4个第一加权电容,第i个第一加权电容的电容值是2iC,其中,1≤i≤N-4,N为电容阵列模数转换器的位数且N≥5,C表示一个单位电容,所述第二电容阵列包括第一电容和第二电容;

所述反相电容阵列包括第三电容阵列和第四电容阵列,所述第三电容阵列包括N-4个第二加权电容,第i个第二加权电容的电容值是2iC,其中,1≤i≤N-4,N为电容阵列模数转换器的位数且N≥5,C表示一个单位电容,所述第四电容阵列包括第三电容和第四电容;

所述第一电容的上极板连接到第一参考电压或第二参考电压或地,所述第二电容的上极板连接到第一参考电压或第二参考电压或地,所述第一电容的下极板连接所述比较器的正相输入端,所述第一电容的下极板还连接到所述第一输入端,所述第二电容的下极板连接所述比较器的正相输入端,所述第二电容的下极板还连接到第一输入端;

每一个所述第一加权电容的上极板连接到第一参考电压或地,每一个所述第一加权电容的下极板连接到第一输入端,每一个所述第一加权电容的下极板还连接到比较器的正相输入端;

所述第三电容的上极板连接到第一参考电压或第二参考电压或地,所述第四电容的上极板连接到第一参考电压或第二参考电压或地,所述第三电容的下极板连接所述比较器的反相输入端,所述第三电容的下极板还连接到所述第二输入端,所述第四电容的下极板连接到所述比较器的反相输入端,所述第四电容的下极板还连接到所述第二输入端;

每一个所述第二加权电容的上极板连接到第一参考电压或地,每一个所述第二加权电容的下极板连接第二输入端,每一个所述第二加权电容的下极板还连接所述比较器的反相输入端;

所述比较器的输出端连接所述逐次逼近移位寄存器的输入端。

进一步,所述高能效模数转换器还包括采样开关,所述采样开关包括第一采样开关和第二采样开关,所述第一采样开关的一端连接所述第一输入端,所述第一采样开关的另一端连接所述正相电容阵列的输入端,所述第二采样开关连接的一端连接所述第二输入端,所述第二采样开关的另一端连接所述反相电容阵列的输入端。

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