一种低共模电压变化的逐次逼近模数转换器电容开关方法与流程

技术特征：
1.一种低共模电压变化的逐次逼近模数转换器电容开关方法，其特征在于，包括：采用上极板的采样方式或下极板的采样方式对输入信号采样，采样完成后采用所述逐次逼近开关方法完成模数转换，其中上极板的采样方式为保持所有电容接入v
ref
的情况下，直接在比较器输入端对信号进行采样，下极板的采样方式为在比较器输入端接入v
cm
，在电容下极板对输入信号进行采样，之后断开v
cm
，并使电容下极板回到v
ref
完成对输入信号的采样，其中模数转换使用比较器以及控制开关的逻辑电路进行逐次逼近转换。2.根据权利要求1所述的一种低共模电压变化的逐次逼近模数转换器电容开关方法，其特征在于，当采用上极板的采样方式时，对于任何上极板采样的差分式电容阵列，首先电容对输入信号采样；采样时，采样期间，最高位的一组电容接入gnd，其余所有电容接入v
ref
参考电压；采样结束后进入保持阶段，此时v
xp
＝v
ip
，v
xn
＝v
in
，其中v
xp
、v
xn
分别为比较器正、负输入端电压，v
ip
、v
in
为差分输入信号正负端电压，再进入到准备比较的状态。3.根据权利要求2所述的一种低共模电压变化的逐次逼近模数转换器电容开关方法，其特征在于，当采用下极板的采样方式时：对于任何上极板采样的差分式电容阵列，首先电容对输入信号采样；采样时v
xp
和v
xn
接入v
cm
，v
cm
为参考电压，v
xp
侧所有msb段电容下极板接v
in
，v
xn
侧所有msb段电容下极板接v
ip
，而两侧所有lsb段电容保持在v
ref
，其中v
xp
、v
xn
分别为比较器正、负输入端电压，v
ip
、v
in
为差分输入信号正负端电压；之后，断开v
cm
，再将最高位的一组电容接入gnd，其余所有电容接入v
ref
，进入保持阶段，此时，v
xp
＝v
ref
‑
v
in
，v
xn
＝v
ref
‑
v
ip
，而v
xp
‑
v
xn
＝v
ip
‑
v
in
，进入到准备比较的状态。4.根据权利要求2或3所述的一种低共模电压变化的逐次逼近模数转换器电容开关方法，其特征在于，所述采用模数转换进行转换具体包括：采样完后直接进行第一次比较，如果第一次比较结果为1，即v
xp
>v
xn
，则将负输入端，即v
xn
侧的最高位电容c1由gnd接入v
ref
，此时而准备进行第二次比较；如果第一次比较结果为0，即v
xp
<v
xn
，则将正输入端，即v
xp
侧的最高位电容c1由gnd接入v
ref
，此时而准备进行第二次比较；而第二次比较的结果，将决定后续只对正负输入端某一侧的电容进行操作，直到转换完成；且无论第一次的结果如何，后续的操作都相同。5.根据权利要求4所述的一种低共模电压变化的逐次逼近模数转换器电容开关方法，其特征在于，如果第二次的比较结果为1，即v
xp
>v
xn
，则将正输入侧，即v
xp
侧次高位的电容c2由v
ref
接入gnd；此时v
xp
下降即再进行第三次比较，如果比较结果为1，则继续将下一位电容c3由v
ref
接入gnd，此时再准备进行下一次比较；而如果第三次比较结果为0，则将上一位的电容即c2由gnd调回v
ref
后，再将下一位电容c3由v
ref
接入gnd，此时再准备进行下一次比较；后续不断重复这个过程，即第n次的比较结果为1时，将电容cn由v
ref
接入gnd，然后继续比较；而第n次的比较结果为0时，将上一位的电容即c(n
‑
1)由gnd调回v
ref
后，再将下一位电容cn由
v
ref
接入gnd，然后继续比较，直到所有位比较完成。6.根据权利要求5所述的一种低共模电压变化的逐次逼近模数转换器电容开关方法，其特征在于，如果第二次的比较结果为0，即v
xp
<v
xn
，则将负输入侧，即v
xn
侧次高位的电容c2由v
ref
接入gnd。此时v
xn
下降即再进行第三次比较，如果比较结果为0，则继续将下一位电容c3由v
ref
接入gnd，此时再准备进行下一次比较；而如果第三次比较结果为1，则将上一位的电容即c2由gnd调回v
ref
后，再将下一位电容c3由v
ref
接入gnd，此时再准备进行下一次比较；后续不断重复这个过程，即第n次的比较结果为0时，将电容cn由v
ref
接入gnd，然后继续比较；而第n次的比较结果为1时，将上一位的电容即c(n
‑
1)由gnd调回v
ref
后，再将下一位电容cn由v
ref
接入gnd，然后继续比较；直到所有位比较完成。7.根据权利要求1所述的一种低共模电压变化的逐次逼近模数转换器电容开关方法，其特征在于，所述逐次逼近模数转换器适用于不同类型的差分电容式dac电路，包括二进制式、分段式。8.根据权利要求7所述的一种低共模电压变化的逐次逼近模数转换器电容开关方法，其特征在于，当采用12位二段式电容阵列的逐次逼近模数转换器时，电容阵列分为两段，具体为6 5 1，lsb低位段6位，msb高位段5位加一个冗余电容，设单位电容为c，lsb段电容分别c，2c，
…
，25c，而msb段为c，2c，
…
，24c和一个冗余电容c，参考电压v
ref
＝v
dd
。

技术总结
本发明请求保护一种低共模电压变化的逐次逼近模数转换器中的电容开关方法，属于模拟集成电路设计领域，用于差分电容阵列的开关逻辑的设计。本发明所设计的低共模电压变化的逐次逼近模数转换器，通过特殊的开关顺序设计，不增加额外的电路与功耗。在获得优异的工作性能的同时，使得整个工作中比较器输入端共模电压变化幅度较传统及众多改进型电容开关有大幅下降。比较器输入端较低的共模电压变化，非常有利于高精度的逐次逼近模数转换器中带有前置放大器的比较器的正常工作，从而提高转换器的整体性能。本发明所设计的电容开关适用性强，可适用于大多数差分电容阵列结构的逐次逼近模数转换电路，并且同时适用电容上极板采样和下极板采样模式。和下极板采样模式。和下极板采样模式。


技术研发人员：王巍 刘博文 赵汝法 樊琦
受保护的技术使用者：重庆中易智芯科技有限责任公司
技术研发日：2021.08.13
技术公布日：2021/11/24