[发明专利]连续近似寄存式模拟数字转换器及其方法

说明书

技术领域

本发明为一种模拟数字转换器，特别是关于一种连续近似寄存式模拟数字转换器及其方法。

背景技术

连续近似寄存器(Successive-Approximation-Register，SAR)型的模拟数字转换器(ADC)被应用于许多领域。如图1所示，其为传统N-bit SAR ADC100的示意图。ADC100转换模拟输入信号Vin为数字输出数据D，其包含：N个电容，分别为电容101、电容102、电容103、电容104、电容105、电容106、开关120、N个单刀三投(SPTT)开关111、开关112、开关113、开关114、开关115、单刀双投(SPDT)的开关116、比较器130与SAR逻辑。其中，电容101、电容102、电容103、电容104、电容105的电容值分别为C_N-1C_N-2........、C₀。额外的电容106其电容值C₀，而N个电容101、电容102、电容103、电容104、电容105的顶板和额外的电容106共同连接于共同端121。开关120依据取样信号SAMP而使共同端121连接到接地端。N个单刀三投(SPTT)开关111、开关112、开关113、开关114、开关115分别将N个电容101、电容102、电容103、电容104、电容105的底板与以下之一连接：模拟输入信号Vin，正的参考电压V_R，负的参考电压-V_R。单刀双投(SPDT)的开关116连接额外的电容106底板到模拟输入信号V_in或负参考电压-V_R其中之一。比较器130则比较共同端121的电压Vx和接地电位，并输出决策信号Q。SAR逻辑接收决策信号Q，并且输出取样信号SAMP和多个控制位元(control bit)去控制SPTT111、SPTT112、SPTT113、SPTT114、SPTT115和SPDT116。

每个SPTT接收一的控制位元b_n，n=N-1、N-2、.....0。例如SPTT111接收b_N-1，SPTT113接收b₂，SPTT115接收b₀。在每个SPTT中，若取样信号SAMP生效时，将其对应的电容底板连接至模拟输入信号V_in；若取样信号SAMP失效且其对应的控制位元为1时，将其对应的电容底板连接至正的参考电压V_R；若取样信号SAMP失效且其对应的控制位元为0时，将其对应的电容底板连接至负的参考电压-V_R。例如：若取样信号SAMP生效时，连接电容102的底板到模拟输入信号V_in；若取样信号SAMP失效且b_N-2为1时，连接电容102的底板至正的参考电压V_R；若取样信号SAMP失效且b_N-2为0时，连接电容102的底板至负的参考电压-V_R。在SPDT116中，若取样信号SAMP生效时，电容106的底板连接至模拟输入信号V_in；反之，连接电容106的底板到负的参考电压-V_R。