一種逐次逼近型模數(shù)轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種模數(shù)轉換器，特別是涉及一種逐次逼近型模數(shù)轉換器，屬于模擬或數(shù)?；旌霞呻娐芳夹g領域。
【背景技術】
[0002]逐次逼近型模數(shù)轉換器(SuccessiveApproximat1n Register Analog toDigital Converter,SAR ADC)是一種中高精度和中等速度的模數(shù)轉換器，它的優(yōu)點是低功耗和面積小，常被應用于雷達、通信、圖像傳感和手機觸摸屏等領域。
[0003]SAR ADC通常采用電荷重分配型結構，由于電容型逐次逼近型模數(shù)轉換器的單位電容總量與ADC精度成指數(shù)關系，對于較高精度的SAR ADC，電容總量和芯片面積會急劇增加，開關電容切換時消耗的動態(tài)功耗也會隨之增加；以至于電容型逐次逼近型模數(shù)轉換器在高分辨率情況下，需要使用大電容，不僅充放電功耗大，而且制作大電容浪費芯片面積、經(jīng)濟效益不高。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的主要目的在于，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種逐次逼近型模數(shù)轉換器，不僅能有效減小電容陣列面積，還能節(jié)省開關切換時引起的動態(tài)功耗。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:
[0006]—種逐次逼近型模數(shù)轉換器，包括多參考生成電路、電容陣列數(shù)模轉換器、比較器和逐次逼近控制邏輯，所述電容陣列數(shù)模轉換器包括與比較器的同相輸入端相連的同相端電容陣列和與比較器的反相輸入端相連的反相端電容陣列。
[0007]其中，所述多參考生成電路用于輸入?yún)⒖茧妷篤ref而生成共模電壓Vcm、四分之一參考電壓Vref/4和四分之三參考電壓3Vref/4;所述同相端電容陣列和反相端電容陣列分別包括比逐次逼近型模數(shù)轉換器輸出的二進制編碼位數(shù)N少3位的N-3位電容，每個電容的非公共端通過開關選擇連接多參考生成電路的輸出端;所述比較器的輸出端與逐次逼近控制邏輯的輸入端連接，所述逐次逼近控制邏輯的輸出端分別與同相端電容陣列和反相端電容陣列的開關控制端連接。
[0008]本實用新型進一步設置為:所述多參考生成電路包括第一開關和八個等阻值電阻，所述八個等阻值電阻為依次串聯(lián)的第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻和第八電阻，所述第一電阻通過第一開關接地，所述第八電阻直接接地。
[0009]其中，所述第四電阻和第五電阻連接的節(jié)點與參考電壓Vref相連，所述第六電阻和第七電阻連接的節(jié)點生成共模電壓Vcm，所述第一電阻和第二電阻連接的節(jié)點生成四分之一參考電壓Vref/4，所述第三電阻和第四電阻連接的節(jié)點生成四分之三參考電壓3Vref/4。
[0010]本實用新型進一步設置為:所述同相端電容陣列包括并聯(lián)連接的同相端第一位權重電容子陣列、同相端第1-3位權重電容子陣列和同相端終端電容;所述反相端電容陣列包括并聯(lián)連接的反相端第一位權重電容子陣列、反相端第1-3位權重電容子陣列和反相端終端電容。
[0011]其中，所述同相端第一位權重電容子陣列和反相端第一位權重電容子陣列均包括2N—4個并聯(lián)的單位電容，其中N為大于4的自然數(shù);所述同相端第1-3位權重電容子陣列和反相端第1-3位權重電容子陣列均包括2N—i個并聯(lián)的單位電容，其中i為5 < i SN的自然數(shù);所述同相端終端電容和反相端終端電容均為一個單位電容。
[0012]而且，所述同相端第一位權重電容子陣列、同相端第1-3位權重電容子陣列和同相端終端電容中每個電容的公共端耦合在一起與比較器的同相端連接并通過正相開關連接輸入信號Vip;所述反相端第一位權重電容子陣列、反相端第1-3位權重電容子陣列和反相端終端電容中每個電容的公共端耦合在一起與比較器的反相端連接并通過反相開關連接輸入信號Vin;所述同相端第一位權重電容子陣列、同相端第1-3位權重電容子陣列、反相端第一位權重電容子陣列和反相端第1-3位權重電容子陣列中每個電容的非公共端通過開關選擇連接參考電壓Vref、共模電壓Vcm或接地;所述同相端終端電容和反相端終端電容的非公共端通過開關選擇連接參考電壓Vref、共模電壓Vcm、四分之一參考電壓Vref/4或四分之三參考電壓3Vref/4。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有的有益效果是:
[0014]1、本實用新型提供的逐次逼近型模數(shù)轉換器通過多參考生成電路、電容陣列數(shù)模轉換器、比較器和逐次逼近控制邏輯的設置，其中電容陣列數(shù)模轉換器比逐次逼近型模數(shù)轉換器輸出的二進制編碼位數(shù)N少3位的N-3位電容對即可，實現(xiàn)N-3位電容對完成分辨率為N位的優(yōu)良效果，能有效減小電容陣列面積，單位電容總數(shù)量可以被減少87.5%,從而降低電路的復雜性，節(jié)省制作成本和滿足體積更小的要求。
[0015]2、本實用新型提供的逐次逼近型模數(shù)轉換器，在開關切換過程中，其前兩次比較時不消耗能量，后面的每一次比較消耗的功耗都比傳統(tǒng)結構的小，與傳統(tǒng)結構相比，能節(jié)省開關切換時引起的平均動態(tài)功耗可達99.4%，從而降低整體功耗。
[0016]上述內(nèi)容僅是本實用新型技術方案的概述，為了更清楚的了解本實用新型的技術手段，下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型實施例分辨率為N位的逐次逼近型模數(shù)轉換器的電路結構圖；
[0018]圖2為本實用新型實施例逐次逼近型模數(shù)轉換器中多參考生成電路的結構圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合說明書附圖，對本實用新型作進一步的說明。
[0020]如圖1及圖2所示，一種逐次逼近型模數(shù)轉換器，包括多參考生成電路1、電容陣列數(shù)模轉換器2、比較器3和逐次逼近控制邏輯4，所述電容陣列數(shù)模轉換器2包括與比較器3的同相輸入端相連的同相端電容陣列和與比較器3的反相輸入端相連的反相端電容陣列。
[0021]如圖2所示，所述多參考生成電路1用于輸入?yún)⒖茧妷篤ref而生成共模電壓Vcm、四分之一參考電壓Vref/4和四分之三參考電壓3Vref/4，包括第一開關SW和八個等阻值電阻；所述八個等阻值電阻為依次串聯(lián)的第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7和第八電阻R8，所述第一電阻