[发明专利]一种窗口型逐次逼近模数转换器及控制方法

说明书

本发明公开了一种窗口型逐次逼近模数转换器及控制方法，具体包括电容阵列数模转换器、时域比较器和控制逻辑。本发明通过时域比较器提供的输入电压相对大小的信息，设置窗口电压，并根据逐次逼近过程中电容阵列上极板的电压和窗口电压的关系，决定是否跳过冗余的比较周期，达到功耗优化的目的。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，特别涉及一种窗口型逐次逼近模数转换器及控制方法。

背景技术

随着物联网技术不断发展，“万物互联”越来越接近人们的生活。作为物联网系统中核心，传感器节点的功耗成为制约传感系统性能的重要因素之一。而传感器核心构件之一——模数转换器的性能在很大程度上决定了传感器的性能。传感器节点通常对功耗有苛刻的要求，因此，具有低功耗、中等分辨率及中等转换速度等特点的逐次逼近型模数转换器，特别适用于传感器节点。

传统的逐次逼近型模数转换器中，其比较器通常采用电压域的比较器，这种结构的比较器的功耗由对噪声要求最严格的比较周期决定，而在整个逐次逼近转换周期中，比较器的功耗几乎保持恒定。因此，在对噪声要求不高的比较周期中，造成了较大的功耗浪费。同时，在传统的逐次逼近型模数转换器中，其电压逼近方式采用传统的二进制逐步搜索逼近方式，效率较为低下，造成能耗浪费。

发明内容

基于此，本发明针对传统逐次逼近型模数转换器中电压域比较器功耗较高及二进制逐步搜索逼近效率低下的问题，提出了一种窗口型逐次逼近模数转换器及控制方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：窗口型逐次逼近模数转换器，具体包括电容阵列数模转换器、时域比较器和控制逻辑。所述电容阵列数模转换器输入端连接模拟输入信号和所述控制逻辑输出端，其输出端接所述时域比较器输入端；所述时域比较器用于比较所述电容阵列数模转换器产生的信号，比较结果由输出端输出，其输出端与所述控制逻辑输入端连接；所述控制逻辑的输出端用于输出数字输出码信号。

进一步的，所述时域比较器包括：比较控制信号、第一输入信号、第二输入信号、第一电平输出端、第二电平输出端、第一计数值输出端、第二计数值输出端、第一与非门、第二与非门、正向输入缓冲器链、反向输入缓冲器链、第一计数器和第二计数器；其中：所述正向输入缓冲器链(B1)和所述反向输入缓冲器链(B2)均由N个二输入信号控制的缓冲器级联组成，N为正整数；其中：

所述二输入信号控制的缓冲器，含有：三个PMOS管：第一PMOS管(MP1)、第二PMOS管(MP2)和第三PMOS管(MP3)；三个NMOS管：第一NMOS管(MN1)、第二NMOS管(MN2)和第三NMOS管(MN3)；其中：

所述第一PMOS管(MP1)的源极及所述第三PMOS管(MP3)的源极与参考电源(VDD)耦接，所述第一PMOS管(MP1)的栅极与第一控制信号(Vp)耦接，所述第一PMOS管(MP1)的漏极与所述第二PMOS管(MP2)的源极耦接，所述第二PMOS管(MP2)的栅极及所述第一NMOS管(MN1)的栅极与所述二输入信号控制的缓冲器的输入端(in)耦接，所述第一NMOS管(MN1)的源极及所述第三NMOS管(MN3)的源极与地(Gnd)耦接，所述第二PMOS管(MP2)的漏极、所述第一NMOS管(MN1)的漏极及所述第三PMOS管(MP3)的栅极与所述第二NMOS管(MN2)的栅极耦接，所述第三PMOS管(MP3)的漏极及所述第二NMOS管(MN2)的漏极与所述二输入信号控制的缓冲器的输出端(out)耦接，所述第三NMOS管(MN3)的栅极与所述二输入信号控制的缓冲器的第二控制信号(Vn)耦接，所述第二NMOS管(MN2)的源极与所述第三NMOS管(MN3)的漏极耦接；