[发明专利]参考电压瞬态增强SAR ADC电路

说明书

本发明提供一种参考电压瞬态增强SAR ADC电路。包括：第一采样开关、第二采样开关、第一数模转换单元、第二数模转换单元、第一增强单元、第二增强单元、参考电路、比较器及SAR控制逻辑单元。相比与传统的SAR ADC电路，本发明通过在高位转换时通过第一增强单元及第二增强单元，降低了SAR ADC电路中参考电路的功耗。本发明电路结构简单，参考电压建立时间缩短，实用性强。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，特别是涉及一种参考电压瞬态增强SAR ADC电路。

背景技术

在传统的SAR ADC电路中，由于内部有高速的转换时钟，因此其参考电路往往需要耗费非常大的功耗来使其快速建立，以10bit 100MHz采样频率异步SAR ADC为例，其内部时钟的频率将大于2G，其周期仅为500pS，而500pS还有一部分需要分配给比较器完成比较以及一些逻辑延迟，因此留给参考电压的建立时间仅为200pS左右，而参考电压需要在200pS建立到10bit的精度才能使比较器比较出正确的结果，尽管冗余算法的提出能够一定程度上缓解参考电压的建立精度，但是无论如何参考电压产生电路均需要消耗巨大的功耗(mA级别)来使参考电压在一定时间内建立到足够的精度。

下面以10bit 100MHz采样率的高速SAR ADC为例，参考电压的建立时间仅为200pS，根据电容充放电公式：

10bit的建立精度为t＝-ln(1/(2^(10+1)))*RC≈7.6τ，其中，τ为RC时间常数；

假设t＝200pS，C＝200fF，则R＝200e-12/7.6/200e-15＝1K/7.6＝130ohm；则参考电路的跨导gm需要7.6ms

根据晶体管的电流公式：I_d＝2gm/(VGS-VTH)，其中，VGS-VTH约为100mV～150mV左右，要实现该跨导gm，晶体管需要消耗的电流为1mA以上。而且随着采样频率的增加，该电流的消耗会越来越大，因此降低SAR ADC电路的功耗非常有必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种参考电压瞬态增强SAR ADC电路，用于解决现有技术中参考电路充放电电流大、参考电压建立时间长的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种参考电压瞬态增强SAR ADC电路，包括：

第一采样开关、第二采样开关、第一数模转换单元、第二数模转换单元、第一增强单元、第二增强单元、参考电路、比较器及SAR控制逻辑单元，其中：

所述第一采样开关用于接收差分信号的正端输入；

所述第二采样开关用于接收差分信号的负端输入；

所述第一数模转换单元的连接于所述第一采样开关，用于数模转换；

所述第二数模转换单元的连接于所述第二采样开关，用于数模转换；

所述比较器的第一输入端连接于所述第一数模转换单元的输出端，第二输入端连接于所述第二数模转换单元的输出端，用于对所述第一数模转换单元及所述第二数模转换单元的输出信号进行比较，并输出比较结果；

所述SAR控制逻辑单元的输入端连接于所述比较器的输出端，基于所述比较结果输出数字信号并产生所述第一数模转换单元及所述第二数模转换单元的参考电压切换信号；

所述第一增强单元及所述第二增强单元连接所述SAR控制逻辑单元的输出端，基于所述参考电压切换信号产生增强控制信号；

所述参考电路连接所述第一增强单元及所述第二增强单元的输出端，基于所述增强控制信号对所述参考电压进行瞬态增强，从而降低所述参考电路的电流消耗。