一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊、電荷再分布DAC模塊、緩沖器模塊、積分器模塊、比較器模塊和控制邏輯模塊，所述電荷再分布DAC模塊由電容器陣列及與所述電容器陣列相連的開關(guān)組成，所述電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊的電流輸出端連接到電荷再分布DAC模塊的輸入端，所述電荷再分布DAC模塊的輸出端連接到積分器模塊的輸入端，所述緩沖器模塊位于電荷再分布DAC模塊和積分器模塊之間，所述積分器模塊的輸出端連接到比較器模塊的輸入端，所述比較器模塊的輸出端連接到控制邏輯模塊的輸入端，所述控制邏輯模塊的輸出端連接到所述開關(guān)。本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器在分辨率保持很高的情況下仍可以保持高速。
【專利說明】一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具體涉及一種利用脈沖充電的方式實(shí)現(xiàn)的高速的連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

【背景技術(shù)】
[0002]在大規(guī)模集成電路迅猛發(fā)展的今天，數(shù)字信號處理器的功能越來越強(qiáng)，許多曾經(jīng)用模擬電路處理的功能被轉(zhuǎn)換到了數(shù)字領(lǐng)域進(jìn)行處理。可是自然界幾乎所有的信號都是模擬的，如語音信號、圖像信號、電磁波信號等，這些信號在進(jìn)行數(shù)字域中的處理之前都需要用模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字量化。模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為搭建模擬數(shù)字電路的橋梁，成為現(xiàn)代信息處理中不可或缺的關(guān)鍵模塊。
[0003]連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(SuccessiveApproximat1n Register Analogto Digital Converter,簡稱SAR ADC)是中等至高等分辨率應(yīng)用的常用模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),其使用一系列階段將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特，其中每個階段將一個模擬電壓和一個參考電壓進(jìn)行比較，來產(chǎn)生一個數(shù)字比特。影響SAR ADC速度的主要原因就是由開關(guān)電容電路引入的時間延遲問題，時間延遲為RC，R為開關(guān)的導(dǎo)通電阻，C為電容。當(dāng)轉(zhuǎn)換的位數(shù)很高是，高位達(dá)到預(yù)期的參考電壓會消耗較長的時間，這時會影響ADC的轉(zhuǎn)換速度，因此，當(dāng)ADC的分辨率提高，仍需要高速轉(zhuǎn)換時，需要一種技術(shù)方案來解決快速到達(dá)預(yù)期參考電壓。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，能夠有效快速地到達(dá)預(yù)期參考電壓。
[0005]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊、電荷再分布DAC模塊、緩沖器模塊、積分器模塊、比較器模塊和控制邏輯模塊，所述電荷再分布DAC模塊由電容器陣列及與所述電容器陣列相連的開關(guān)組成，所述電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊的電流輸出端連接到電荷再分布DAC模塊的輸入端，所述電荷再分布DAC模塊的輸出端連接到積分器模塊的輸入端，所述緩沖器模塊位于電荷再分布DAC模塊和積分器模塊之間，所述積分器模塊的輸出端連接到比較器模塊的輸入端，所述比較器模塊的輸出端連接到控制邏輯模塊的輸入端，所述控制邏輯模塊的輸出端連接到所述開關(guān)。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述電容器陣列的電容一端接地，另一端連接到一個四端器件。
[0007]進(jìn)一步技術(shù)方案，所述四端器件的四個接線端分別連接參考電壓端、接地端、懸空端和緩沖器模塊的輸入端。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述電容器陣列包括一個輸入電壓米樣電容。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述積分器模塊采用開關(guān)電容積分器。
[0010]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明以脈沖的形式對電荷再分布DAC模塊中的電容器陣列充電，在米集輸入信號電壓和參考電壓時采用注入與之相對應(yīng)的電荷脈沖，從而不需要使電容器陣列充電至預(yù)期的電壓，就可以得到對應(yīng)的加權(quán)模擬電壓，從而使本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器在分辨率很高的情況下仍能保持高速。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是實(shí)施例一中本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例一:參見圖1所示，一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊、電荷再分布DAC模塊、緩沖器模塊、積分器模塊、比較器模塊和控制邏輯模塊，所述電荷再分布DAC模塊由電容器陣列及與所述電容器陣列相連的開關(guān)組成。
[0013]所述電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊的又稱跨導(dǎo)放大器，它接受某個輸入電壓Fi,并產(chǎn)生?。
=A 的輸出電流，所述電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口連接至電荷再分布DAC模塊中電容器陣列的一端。
[0014]所述電荷再分布DAC模塊的的輸出端與積分器模塊的輸入端相連,中間接有一個緩沖器模塊，電荷再分布DAC模塊中的電容得到等量的固定電荷量后，可轉(zhuǎn)換成一個模擬電壓，因?yàn)殡娙萜麝嚵械碾娙荽笮镃/2、C、2C、22C，其中包括一個容量為C/2
采集輸入電壓的采樣電容，所以轉(zhuǎn)換后的模擬電壓為f、|、、+ ,成二進(jìn)制權(quán)重關(guān)系，積



C 2 C ■" 2 C
分器模塊之后會將此模擬電壓與積分器模塊上一結(jié)果累加。
[0015]所述積分器模塊的輸出端與比較器模塊的輸入端相連，積分器模塊累加后會與參考電壓比較，控制邏輯模塊會對比較器模塊輸出的高低電平進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果控制電荷再分布DAC模塊中與電容器陣列所連接的開關(guān)，標(biāo)識相應(yīng)的數(shù)字比特位，并且已由參考電壓脈沖充電的電容器陣列中電容都不能影響未由參考電壓脈沖充電的電容器陣列中電容充電。
[0016]當(dāng)比較器模塊的輸出狀態(tài)不變時，繼續(xù)在積分器模塊一側(cè)累加由參考電壓脈沖轉(zhuǎn)換的另一個模擬電壓(進(jìn)行下一位的比較，此時輸出的數(shù)字比特位為I);當(dāng)比較器模塊的輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，會在比較器模塊相反的輸入端加上前一狀態(tài)在積分器模塊上所累加的加權(quán)電壓，從而使比較器模塊輸入端的差值回到上一狀態(tài)(此時輸出的數(shù)字比特位為O)
本實(shí)施例中，所述電容器陣列的所有電容一端接地，另一端連接到一個四端器件，所述四端器件的四個接線端分別連接參考電壓端、接地端、懸空端和緩沖器模塊的輸入端。
[0017]本實(shí)施例中，電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊首先將Rnl、Fia2轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流Jinl、Ι?η2，接著以脈沖的形式給電荷再分布DAC模塊中的容量為C/2的輸入采樣電容充電，注入的電荷分別為ριη1、α?η2。所以輸入采樣電容得到的電壓分別為此電壓會通過緩沖器模塊，在積分器模塊的輸出端得到電壓

【權(quán)利要求】
1.一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:包括電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊、電荷再分布DAC模塊、緩沖器模塊、積分器模塊、比較器模塊和控制邏輯模塊，所述電荷再分布DAC模塊由電容器陣列及與所述電容器陣列相連的開關(guān)組成，所述電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊的電流輸出端連接到電荷再分布DAC模塊的輸入端，所述電荷再分布DAC模塊的輸出端連接到積分器模塊的輸入端，所述緩沖器模塊位于電荷再分布DAC模塊和積分器模塊之間，所述積分器模塊的輸出端連接到比較器模塊的輸入端，所述比較器模塊的輸出端連接到控制邏輯模塊的輸入端，所述控制邏輯模塊的輸出端連接到所述開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述電容器陣列的電容一端接地，另一端連接到一個四端器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述四端器件的四個接線端分別連接參考電壓端、接地端、懸空端和緩沖器模塊的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述電容器陣列包括一個輸入電壓米樣電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以脈沖充電形式實(shí)現(xiàn)的連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述積分器模塊采用開關(guān)電容積分器。
【文檔編號】H03M1/38GK104135291SQ201410335578
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】喬東海, 顧藝, 孫泉, 齊敏, 李逸寧 申請人:蘇州大學(xué)