逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信系統(tǒng)的迅猛發(fā)展和嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)模擬和數(shù)字部分的接口電路模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DCA)的研宄也越來越受重視。各種應(yīng)用系統(tǒng)要求ADC具有高采樣率，高精準(zhǔn)度和寬動(dòng)態(tài)范圍。在常見的ADC轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中，逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(SARADC)是中等至高等分辨率應(yīng)用的首選結(jié)構(gòu)，SARADC具有功耗低、中等采樣率和分辨率、便于集成等特點(diǎn)，從而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、數(shù)字電視和數(shù)據(jù)/信號(hào)采樣等系統(tǒng)中。
[0003]請(qǐng)參考圖1，其為現(xiàn)有的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所示逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要由采樣保持電路10’可編程定時(shí)器20’，比較器(comparator) 30’，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 60，，寄存器(N-bit Register) 50’ 和移位寄存器(SARLogic) 40'組成，其中，比較器(comparator) 30’由運(yùn)算放大器(0P)31’和與所述運(yùn)算放大器31’相連的鎖存器(Latch)組成。逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作原理是基于二進(jìn)制搜索算法，過程如下:模擬輸入電壓(Vin)由采樣保持電路保持，為實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制搜索算法，N位寄存器首先設(shè)置在數(shù)字中間刻度(即:100...00，MSB為‘I’)這樣，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出(Vdac)被設(shè)置為Vref/2，Vref是提供給DAC的基準(zhǔn)電壓。然后，比較判斷Vin是小于還是大于Vdac。如果Vin>Vdac，則比較器輸出邏輯高電平或‘1’，N位寄存器的MSB保持‘I’。反之，比較器輸入邏輯低電平，N位寄存器MSB清為'O’。隨后，SAR控制邏輯移至下一位，并將該位設(shè)置為高電平，進(jìn)行下一次比較。這個(gè)過程一直持續(xù)到最低有效位(LSB)。上述操作過程結(jié)束后，也就完成了轉(zhuǎn)換，N位轉(zhuǎn)換結(jié)果儲(chǔ)存在寄存器內(nèi)。
[0004]現(xiàn)有的SARADC為了適應(yīng)不同的信號(hào)源輸出阻抗，一般都采用采樣時(shí)間可編程技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)信號(hào)源輸出阻抗變大時(shí)，需要同時(shí)增加采樣時(shí)間，但是增加采樣時(shí)間會(huì)帶來SARADC功耗的增加。對(duì)于該問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員一直在尋找解決的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以解決使用現(xiàn)有逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器為了適應(yīng)不同的信號(hào)源輸出阻抗，當(dāng)信號(hào)源輸出阻抗變大時(shí)，增加采樣時(shí)間所帶來SARADC功耗的增加的問題。
[0006]圖2為圖1在SARADC采樣時(shí)間k位可編程精度為N位時(shí)的工作時(shí)序圖，由圖2可知，在ts相位時(shí)，SARADC進(jìn)行采樣，采樣時(shí)長(zhǎng)為2kX，(X為一個(gè)單位時(shí)鐘)；tc相位時(shí)，SARADC進(jìn)行N次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)長(zhǎng)為NX。發(fā)明人經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，在采樣相位ts和轉(zhuǎn)換相位tc中，比較器中的運(yùn)算放大器一直處于工作狀態(tài)，而實(shí)際上，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在采樣相位ts中，運(yùn)算放大器是處于待命狀態(tài)的，需要等到采樣結(jié)束之后才開始工作。由此可知，當(dāng)信號(hào)源輸出阻抗變大時(shí)，增加采樣時(shí)間所帶來SAR ADC功耗的增加，一部分是由運(yùn)算放大器處于工作狀態(tài)產(chǎn)生的。
[0007]發(fā)明人正是基于上述研宄發(fā)現(xiàn)，最終得到本申請(qǐng)的技術(shù)方案。本發(fā)明提供一種逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括:比較器，所述比較器包括運(yùn)算放大器及設(shè)置于所述運(yùn)算放大器與地之間的控制開關(guān)，當(dāng)所述逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣時(shí)，所述控制開關(guān)閉合，以使所述運(yùn)算放大器處于休眠狀態(tài)；當(dāng)所述逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，所述控制開關(guān)開啟，以使所述運(yùn)算放大器處于工作狀態(tài)。
[0008]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，所述運(yùn)算放大器包括N級(jí)全差分的共源放大器、一鎖存器、一反相器，所述N級(jí)全差分的共源放大器的一端與所述反相器的輸出端相連，所述N級(jí)全差分的共源放大器的另一端與所述鎖存器的輸入端相連。
[0009]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，每級(jí)所述全差分的共源放大器包括第一輸入對(duì)管、第二輸入對(duì)管、第一尾電流管、第二尾電流管及負(fù)載，所述第一輸入對(duì)管的漏極、所述第二輸入對(duì)管的漏極均與所述負(fù)載相連，所述第一輸入對(duì)管的源極、所述第二輸入對(duì)管的源極分別與所述第一尾電流管的漏極、所述第二尾電流管的漏極相連，所述第一尾電流管的源極、所述第二尾電流管的源極均接地，所述第一尾電流管的柵極通過第一開關(guān)與所述第二尾電流管的柵極相連，所述第二尾電流管的柵極通過第二開關(guān)接地。
[0010]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，所述反相器的輸出端與每級(jí)的所述第一開關(guān)相連，所述反相器的輸入端與每級(jí)的所述第二開關(guān)相連。
[0011]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)所述控制開關(guān)閉合時(shí)，所述第一開關(guān)斷開，所述第二開關(guān)閉合，以使所述運(yùn)算放大器處于休眠狀態(tài)；當(dāng)所述控制開關(guān)開啟時(shí)，所述第一開關(guān)閉合，所述第二開關(guān)斷開，以使所述運(yùn)算放大器處于工作狀態(tài)。
[0012]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，每級(jí)所述全差分的共源放大器包括第一輸入對(duì)管、第二輸入對(duì)管、第一尾電流管及負(fù)載，所述第一輸入對(duì)管的漏極、所述第二輸入對(duì)管的漏極均與所述負(fù)載相連，所述第一輸入對(duì)管的源極、所述第二輸入對(duì)管的源極分別均與所述第一尾電流管的漏極相連，所述第一尾電流管的柵極通過第一開關(guān)接地。
[0013]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，所述反相器的輸出端與每級(jí)的所述第一開關(guān)相連。
[0014]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)所述控制開關(guān)閉合時(shí)，所述第一開關(guān)斷開，以使所述運(yùn)算放大器處于休眠狀態(tài)；當(dāng)所述控制開關(guān)開啟時(shí)，所述第一開關(guān)閉合，以使所述運(yùn)算放大器處于工作狀態(tài)。
[0015]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，所述N級(jí)全差分的共源放大器還包括與第一級(jí)所述第一尾電流管的柵極相連的有源管，所述有源管的柵極與第一級(jí)所述第一尾電流管的柵極及所述有源管的漏極相連，所述有源管的源極接地。
[0016]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，第一級(jí)所述第一輸入對(duì)管的柵極作為所述比較器的正向輸入端，第一級(jí)所述第二輸入對(duì)管的柵極作為所述比較器的負(fù)向輸入端。
[0017]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，所述負(fù)載為電阻或MOC管。
[0018]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，所述比較器還包括鎖存器，所述鎖存器設(shè)置于所述運(yùn)算放大器的輸出端。
[0019]可選的，在所述的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，包括采樣保持電路、可編程定時(shí)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、寄存器以及移位寄存器；所述逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)經(jīng)所述采樣保持電路后輸入所述比較器的正向輸入端，所述比較器的輸出端輸出的信號(hào)依次經(jīng)過所述移位寄存器、所述寄存器、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器處理后輸入所述比較器的負(fù)向輸入端，直至進(jìn)行N次循環(huán)后，由所述寄存器輸出；其中，所述采樣保持電路用于對(duì)所述逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)進(jìn)行不同時(shí)刻的采樣，所述可編程定時(shí)器用于設(shè)定所述采樣保持電路采樣的時(shí)間，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將所述寄存器輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，所述用于完成所述比較的結(jié)果逐次逼近的移位工作，所述寄存器用于存儲(chǔ)并輸出所述移位寄存器的逐次逼近的移位工作結(jié)果。
[0020]在本發(fā)明所提供的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，在比較器的運(yùn)算放大器與地之間增設(shè)控制開關(guān)，當(dāng)所述逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣時(shí)，所述控制開關(guān)閉合，以使所述運(yùn)算放大器處于休眠狀態(tài)；當(dāng)所述逐次逼近型模數(shù)