[发明专利]一种分裂式流水线-逐次逼近型模数转换器

权利要求书

1.一种分裂式流水线-逐次逼近型模数转换器，其特征在于，基于Split-ADC架构，具有单粗糙双精细结构；其整体电路由一个共用的粗糙型逐次逼近模数转换器、编码器、数字校准模块和两个完全对称的半通道(CHA、CHB)组成，其中：

所述共用的粗糙型逐次逼近模数转换器，包括一个采样电容阵列、一个比较器和逐次逼近逻辑；其中，所述电容阵列容值和比较器噪声、功耗等，满足此ADC分辨率的最低要求；输入信号经此共用的粗糙型模数转换器量化后，产生输出码值D_R；

所述两个完全对称的半通道(CHA、CHB)，每个半通道电路包括：具有第一级精细型逐次逼近型模数转换器(ADC)、增益提升的动态放大器(DA)、第二级逐次逼近型模数转换器(ADC)；其中，第一级精细型逐次逼近型模数转换器采样与所述共用的粗糙型逐次逼近模数转换器同时采样输入信号，但是并不进行比较和量化，而是等待编码器的输出结果_DA/B1并直接进行电容阵列的翻转，待翻转结束且余量电压的建立精度达到所述半通道ADC的要求后，所述增益提升的动态放大器(DA)放大此余量信号，放大后的信号由所述第二级逐次逼近模数转换器所采样量化，并产生第二级的数字码值；

所述编码器，其输入为上述共用的粗糙型逐次逼近模数转换器的输出码值D_R和4个1-bit的控制信号PN_A、PN_B、SHUFF_A、SHUFF_B，其中，PN_A、PN_B分别控制所述两个完全对称的半通道(CHA、CHB)的余量模式；

所述数字校准模块，采用基于分裂式模数转换器的校准方式，通过一个自适应滤波器完成基于分裂式模数转换器的校准：其工作流程为：输入两个通道产生的数字输出码值以及控制信号PN_A、PN_B、SHUFF_A、SHUFF_B，通过自适应滤波器调节各个比特输出对应的权重，补偿通道中存在的非理想因素；当两个通道的传输函数作差得到的输出期望为0时，此时两个通道的传输函数成为相同的线性函数，从而完成对系统的校准。

2.根据权利要求1所述的分裂式流水线-逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述第一级精细型逐次逼近型模数转换器，其分辨率与所述共用的粗糙型逐次逼近模数转换器相同，但电路仅包括一个采样电容阵列，且电容阵列容值大小由所述半通道ADC分辨率所要求的噪声限额决定。

3.根据权利要求1所述的分裂式流水线-逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述编码器中，对于6-bit的第一级输出码D_R，其两种余量模式的编码方式为：

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4.根据权利要求3所述的分裂式流水线-逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述编码器中，PN控制所述两个完全对称的半通道CHA、CHB的余量模式选择；若PN_A/B＝0，则编码器工作在NRM模式下，即不对原输出码值进行修改，直接用此控制CHA、CHB电容阵列翻转，ADC正常量化输入信号Vin，余量曲线与传统ADC相同；若PN_A/B＝1，则编码器工作在DRM模式下，对原输出码值进行重新编码，产生的电容阵列翻转控制信号会将余量曲线进行上下的平移，使ADC量化Vin+Δ或是Vin-Δ。

5.根据权利要求3所述的分裂式流水线-逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述编码器中，SHUFF控制所述两个完全对称的半通道CHA、CHB中第一级子ADC的最后一位电容链接方式；若SHUFF_A/B＝0，由(1)式得到D_A/B1直接控制电容阵列的翻转，使所述两个对称半通道中的第一级产生各自的余量信号，若SHUFF_A/B＝1，由(1)式得到的D_A/B1最后两位码值交换位置，则电容阵列中最后两个数值相等、权重代表最小权重1和次小权重2的电容的翻转方式互相交换。