[发明专利]一种逐次逼近ADC电容阵列的低功耗高线性度切换方法

摘要

本发明公开了一种用于逐次逼近ADC电容阵列的低功耗高线性度切换方法，属逐次逼近ADC的超低功耗设计技术领域。该方法属于基于上极板采样的三基准(Vref、Vcm＝Vref/2及Gnd＝0)切换方法，因此，所对应的电容阵列规模相比传统结构能够减小75％。该方法采用了开关控制时序初始化、电容向下切换与向上切换合理结合的逻辑切换方式，在不考虑寄生电容的情况下，电容阵列转换能耗仅为传统结构的1.2％，在上极板寄生电容为单位电容10％、下极板寄生电容为单位电容15％的条件下，电容阵列转换能耗仅为传统结构的1.3％。此外，相比已有的切换方案，采用该方法实现的SAR ADC内部D/A转换结构在线性度方面有明显的改善。

主权项

1.一种逐次逼近ADC电容阵列的低功耗高线性度切换方法，其特征在于，采用开关控制时序初始化技术，在上极板采样阶段，两个电容阵列最高位电容接至Vcm，其余电容全部接至Vref，即：Sp(N-2)＝Sn(N-2)＝“1/2”，Sp(N-3)＝Sp(N-4)＝......＝Sp1＝Sp0＝“1”，Sn(N-3)＝Sn(N-4)＝......＝Sn1＝Sn0＝“1”，其中，“1/2”和“1”分别表示所对应的电容接至Vcm和Vref，N代表ADC的位数BN-1～B0；采用电容向下切换与向上切换相结合的逻辑切换方式；在最高位BN-1产生之后，输出较高一侧的电容阵列中所有的电容发生向下切换，所连接的电位均减小Vcm；在第二位BN-2产生之后，在保证正确A/D转换的前提下，采用向下转换或向上转换两种方式；在第三位及之后的数字输出BN-i产生之后，其中i＝3,4,N-1，输出较高一侧的电容阵列中，电容CN-i发生向下切换，所连接的电位减小Vcm，即：Sn(N-i)＝Sn(N-i)-1/2，或Sp(N-i)＝Sp(N-i)-1/2；随后，当最低位B0产生之后，整个A/D转换完成，电容阵列准备下一次采样及后续时序切换；在第二位BN-2产生之后，在保证正确A/D转换的前提下，采用向下转换或向上转换两种方式，具体为：在BN-1＝1且BN-2＝1，或者BN-1＝0且BN-2＝0的情况下，输出较低一侧的电容阵列中，最高位的电容发生向上切换，所连接的电位增加Vcm，即：Sn(N-2)＝Sn(N-2)+1/2，或Sp(N-2)＝Sp(N-2)+1/2；在BN-1＝1且BN-2＝0，或者BN-1＝0且BN-2＝1的情况下，输出较高一侧的电容阵列中，除最高位电容之外的其它电容均发生向下切换，所连接的电位均减小Vcm，即：Snm＝Snm-1/2，或Spm＝Spm-1/2，其中，m＝0,1,...,N-3。