[发明专利]具有二进制加权电容器采样阵列和子采样电荷分配阵列的混合模数转换器(ADC)

摘要

混合模数转换器(ADC)有二进制加权电容器阵列和次级电压电容器阵列，它们通过耦合电容器被耦合在一起。次级电压电容器阵列使用一个最小电容器尺寸，其与二进制加权电容器阵列的最小电容器尺寸匹配。耦合电容器的尺寸是最小尺寸的2倍，将对电荷共享导线上的电压效应减半。在次级电压电容器阵列里的第二耦合电容器又各自将电压效应减半，因此次级电压电容器阵列里的第一、第二和第三次级电压电容器产生1/2，1/4和1/8的电压摆幅。只有二进制加权电容器阵列里的MSB电容器采样模拟输入电压。在转换期间，逐次逼近寄存器(SAR)的MSB被用于二进制加权电容器，而LSB被用于次级电压电容器。通过仅仅施加LSB到次级电压电容器阵列，可以降低总电容。

主权项

一种混合模数转换器(ADC)，包括：第一电荷共享导线；多个第一开关；第一电容器阵列，其有加权的电容值，其中在第一阵列里的第一阵列电容器连接到第一电荷共享导线和多个第一开关；第一模拟输入，有一个模拟输入电压；多个第一数字值；其中在采样阶段期间多个第一开关连接第一模拟输入到第一阵列电容器；其中在采样阶段之后多个第一开关连接第一数字值到第一阵列电容器；一个次级电压电容器阵列，包括：第一耦合电容器，其被连接在第一电荷共享导线和第一子采样节点之间，其中电荷是在第一阵列电容器和第一耦合电容器之间共享以产生第一比较电压在第一电荷共享导线上；第一子采样电容器，其被耦合在第一子采样节点和第一数字子值之间；第二耦合电容器，其被耦合在第一子采样节点和第二子采样节点之间；第二子采样电容器，其被耦合在第二子采样节点和第二数字子值之间；一个比较器，其接收第一比较电压，并比较第一比较电压和第二比较器输入以产生一个比较输出；和控制逻辑，用于在第一比较运算次序期间调整第一数字值到多个开关，并用于检查在第一比较运算次序期间来自比较器阶段的比较输出以确定第一数字值，其近似表示模拟输入电压；控制逻辑，还用于在第一比较运算次序完成之后且在最终的比较运算次序期间，调整第一数字子值和第二数字子值，并用于在最终的比较运算次序期间检查来自比较器阶段的比较输出以确定一个最终数字值，其比第一数字值更精确地表示模拟输入电压；其中最终数字值包括第一个数字值作为最高效比特(MSB)和第一数字子值和第二数字子值作为最低效比特(LSB)；由此，从第一阵列电容器所产生的MSB，和从第一和第二子采样电容器产生的LSB，产生最终数字值；第一阵列电容器有采样第一模拟输入的加权电容值；第一和第二子采样电容器通过不采样第一模拟输入的第一耦合电容器进行耦合。