[发明专利]一种混合Sigma-Delta/SAR ADC电路设计方法

说明书

本发明公开一种混合Sigma‑Delta/SAR ADC电路，属于集成电路领域，包括积分器、比较器、组合电路寄存器和开关控制模块；所述积分器包括运算放大器、参考信号采样单元和积分器转换模式开关；所述运算放大器的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端同时连接所述组合电路寄存器和所述开关控制模块；所述开关控制模块同时控制所述积分器转换模式开关和所述参考信号采样单元；所述组合电路寄存器的输出端为混合Sigma‑Delta/SAR ADC电路的总输出。本发明克服了现有高阶调制器功耗较大的不足，在实现相同分辨率的条件下，实现对系统的性能、功耗等的综合优化。

技术领域

本发明涉及集成电路设计技术领域，特别涉及一种混合Sigma-Delta/SAR ADC电路。

背景技术

随着消费电子产业和物联网的发展，传感器被广泛应用在各个领域。模数转换器作为传感器信号的接口，是传感器应用系统中不可缺少的部分。传感信号处理的整个工作基于ADC的数据转换，所以，ADC的性能决定了对系统整体的精度。Sigma-Delta ADC由于其高分辨率特性和较低的工艺要求，被广泛应用在各传感器信号处理系统中。总体趋势上，ADC设计向着更大的带宽、更高的分辨率以及更低的功耗推进；但随着技术与设计思路的日益成熟，现如今ADC性能的发展很大程度上依赖于工艺的推进。为了更好地应对工艺技术的限制，以及更好地权衡和处理不同应用下对ADC速度、精度、功耗和面积的要求，关于混合结构ADC的研究和讨论近期被更多的研究。

在传感器中，ADC模块是用来测量量化由感应前端产生的模拟电压。随着传感器分辨率和测量精度的逐渐提高，传感器功耗却在不断降低。传统的传感器工作在5V电源电压下，一般会采用如图1所示的二阶Sigma-Delta调制器。虽然二阶Sigma-Delta调制器构成的ADC很容易实现16位的分辨率，但其结构中会存在两个积分单元，调制器本身就会有较大功耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合Sigma-Delta/SAR ADC电路，以解决现有高阶调制器功耗较大的问题，在实现相同分辨率的条件下，实现对系统的性能、功耗等的综合优化。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种混合Sigma-Delta/SAR ADC电路，包括积分器、比较器、组合电路寄存器和开关控制模块；

所述积分器包括运算放大器、参考信号采样单元和积分器转换模式开关；所述运算放大器的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端同时连接所述组合电路寄存器和所述开关控制模块；所述开关控制模块同时控制所述积分器转换模式开关和所述参考信号采样单元；所述组合电路寄存器的输出端为混合Sigma-Delta/SAR ADC电路的总输出。

在一种实施方式中，所述积分器转换模式开关包括第一转换模式开关、第二转换模式开关、第三转换模式开关、第四转换模式开关、第五转换模式开关和第六转换模式开关；所述第一转换模式开关的一端连接所述运算放大器的正输入端，另一端连接所述运算放大器的正输出端；所述第二转换模式开关的一端连接所述运算放大器的正输入端，另一端连接所述运算放大器的负输出端；所述第三转换模式开关的一端连接所述运算放大器的正输入端，另一端通过第一积分电容连接所述运算放大器的负输出端；所述第六转换模式开关的一端连接所述运算放大器的负输入端，另一端连接所述运算放大器的负输出端；所述第五转换模式开关的一端连接所述运算放大器的负输入端，另一端连接所述运算放大器的正输出端；所述第四转换模式开关的一端连接所述运算放大器的负输入端，另一端通过第二积分电容连接所述运算放大器的正输出端。

在一种实施方式中，所述参考信号采样单元包括十个参考信号采样开关：第一参考信号采样开关、第二参考信号采样开关、...、第九参考信号采样开关和第十参考信号采样开关；每个参考信号采样开关在地GND、电源电压VDD、外部的感温前端模块输出电压VBE和ΔVBE之间切换；其中，