循环转换SARADC电路、SARADC方法与流程

技术特征：
1.一种循环转换sar adc电路，其特征在于，所述循环转换sar adc电路至少包括：第一采样开关、第二采样开关、第一数模转换单元、第二数模转换单元、残差信号放大反馈单元、比较器及sar控制逻辑单元，其中：所述第一采样开关用于接收差分信号的正端输入；所述第二采样开关用于接收差分信号的负端输入；所述第一数模转换单元连接于所述第一采样开关及所述残差信号放大反馈单元的第一输出端，用于数模转换；所述第二数模转换单元连接于所述第二采样开关及所述残差信号放大反馈单元的第二输出端，用于数模转换；所述残差信号放大反馈单元连接于所述第一数模转换单元及所述第二数模转换单元的输出端，用于对所述第一数模转换单元及所述第二数模转换单元输出的残差信号进行采样和放大，并分别反馈至所述第一数模转换单元及所述第二数模转换单元的输入端；所述比较器的第一输入端连接于所述第一数模转换单元的输出端，第二输入端连接于所述第二数模转换单元的输出端，用于对所述第一数模转换单元及所述第二数模转换单元的输出信号进行比较，并输出比较结果；所述sar控制逻辑单元连接于所述比较器的输出端，基于所述比较结果输出数字信号并产生所述第一数模转换单元及所述第二数模转换单元的切换控制信号。2.根据权利要求1所述的循环转换sar adc电路，其特征在于：所述残差信号放大反馈单元包括：第一残差采样开关、第二残差采样开关、可编程增益放大器、第一反馈开关、第二反馈开关、第一残差信号采样电容及第二残差信号采样电容；所述可编程增益放大器的第一输入端经由所述第一残差采样开关连接所述第一数模转换单元的输出端，第二输入端经由所述第二残差采样开关连接所述第二数模转换单元的输出端，第一输出端经由所述第一反馈开关连接所述第一数模转换单元的输入端，第二输出端经由所述第二反馈开关连接所述第二数模转换单元的输入端；所述可编程增益放大器的第一输入端与第一输出端同相，第二输入端与第二输出端同相；所述第一残差信号采样电容的上极板连接所述可编程增益放大器的第一输入端，下极板连接参考地；所述第二残差信号采样电容的上极板连接所述可编程增益放大器的第二输入端，下极板连接参考地。3.根据权利要求2所述的循环转换sar adc电路，其特征在于：所述可编程增益放大器的放大倍数为2
l
，其中，l为所述循环转换sar adc电路的位数。4.根据权利要求2所述的循环转换sar adc电路，其特征在于：所述第一残差采样开关与所述第二残差采样开关同步导通，同步断开；所述第一反馈开关与所述第二反馈开关同步导通，同步断开。5.根据权利要求1所述的循环转换sar adc电路，其特征在于：所述第一数模转换单元与所述第二数模转换单元均包括第一电容及l
‑
1个权重位电容；所述第一电容的上极板连接于对应采样开关与所述比较器输入端之间，下极板连接参考地；各所述权重位电容的上极板连接于对应采样开关与所述比较器输入端之间，下极板分别通过一切换开关连接正相参考电压、反相参考电压或共模电压；各所述权重位电容的权重从低到高以2为等比系数依次递增，其中，l为所述循环转换sar adc电路的位数。6.根据权利要求1所述的循环转换sar adc电路，其特征在于：所述循环转换sar adc电
路的位数小于等于8bit。7.根据权利要求1所述的循环转换sar adc电路，其特征在于：所述循环转换sar adc电路的输出精度=所述循环转换sar adc电路的位数 所述循环转换sar adc电路的位数
×
循环转换次数。8.一种sar adc方法，其特征在于：所述sar adc方法基于如权利要求2
‑
7任意一项所述的循环转换sar adc电路实现，至少包括：基于所述第一采样开关及所述第二采样开关将差分信号采样至所述第一数模转换单元及所述第二数模转换单元，然后进行逐次逼近转换，输出第一组数字信号，同时得到第一残差信号；基于所述第一残差采样开关及所述第二残差采样开关对所述第一残差信号进行采样，并基于所述可编程增益放大器对采样到的所述第一残差信号进行放大；基于所述第一反馈开关及所述第二反馈开关，将放大后的所述第一残差信号反馈至所述第一数模转换单元及所述第二数模转换单元，并进行逐次逼近转换，输出第二组数字信号，同时得到第二残差信号；基于所述第一残差采样开关及所述第二残差采样开关对所述第二残差信号进行采样，并基于所述可编程增益放大器对采样到的所述第二残差信号进行放大；基于所述第一反馈开关及所述第二反馈开关，将放大后的所述第二残差信号反馈至所述第一数模转换单元及所述第二数模转换单元，并进行逐次逼近转换，输出第三组数字信号，同时得到第三残差信号；重复对得到的残差信号进行放大、反馈及逐次逼近转换操作，其中所述放大、反馈及逐次逼近转换操作为一次完整的循环转换；当达到设定的所述循环转换次数，结束循环转换，依次拼接各组数字信号，完成所述sar adc的一次完整转换。

技术总结
本发明提供一种循环转换SAR ADC电路、SAR ADC方法，包括：第一采样开关、第二采样开关、第一数模转换单元、第二数模转换单元、残差信号放大反馈单元、比较器及SAR控制逻辑单元。与传统SAR ADC电路架构相比，本发明使用循环转换的方法，反复利用低位数SAR ADC，避开高精度SAR ADC转换需要大量数目的DAC电容以及高精度比较器的设计难题；通过对残差信号放大，降低比较器设计的复杂程度，通过循环转换，减少电容数量，增加单位电容面积满足高精度的匹配要求，比传统SAR ADC电路架构的电容总面积小。ADC电路架构的电容总面积小。ADC电路架构的电容总面积小。


技术研发人员：刘森 李建平 段花花 班桂春 罗建富
受保护的技术使用者：微龛（广州）半导体有限公司
技术研发日：2021.09.23
技术公布日：2021/10/28