[发明专利]一种每步两位式SAR模数转换器

说明书

技术领域

本发明涉及模数转换器领域，更具体地，涉及一种每步两位式SAR模数转换器。

背景技术

ADC作为连接模拟世界和数字世界的桥梁，其性能备受关注。ADC可分为流水线式（Pipeline）ADC，快闪式（Flash）ADC，逐次逼近式（SAR）ADC等。Pipeline ADC具有较高的工作速度和较高的精度，其工作速度可达几百MHz，精度一般为12-14位。Flash ADC具有最高的工作速度和较低的精度，其工作速度可达几GHz，精度一般低于8位。SAR ADC具有适中的工作速度和较高精度，其工作速度一般为几百KHz到几十MHz，精度一般为10-16位。不同结构的ADC因为其不同的功耗、速度和精度，适用于不同场合。SAR ADC因为其适中的工作速度、较高的转换精度、很低的功耗和近乎全数字的电路结构，受到了广泛的研究。

SAR ADC有两大研究热点。一是在适当的精度和转换速度下，降低SAR ADC的功耗。由于SAR ADC广泛应用于移动设备，所以降低功耗具有实际意义。二是在适当的精度和功耗下，提高SAR ADC的转换速度。SAR ADC与其他ADC相比具有很低的功耗，但其速度不高。为利用其功耗优势，拓展其应用范围，势必要提高其工作速度。提高系统工作速度的传统方法是采用交织技术。交织技术采用多路并行工作的SAR ADC单元，然后再把这些SAR ADC单元的转换结果组合起来，从而成倍提高SAR ADC工作速度。但交织技术面临不同通道间的时序匹配和失调问题。

发明内容

本发明为解决以上现有技术的难题，提供了一种每步两位式SAR模数转换器，该模数转换器在使用时无需对两个通道间的时序进行匹配。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种每步两位式SAR模数转换器，包括栅压自举开关电路、信号DAC1、信号DAC2、比较器CP0、比较器CP1、比较器CP2、异步控制电路和编码电路；

其中栅压自举开关电路的一端接入输入信号，栅压自举开关电路的另一端与信号DAC1、信号DAC2的输入端连接；所述信号DAC1的正输出端Vp1分别与比较器CP2的正输入端、比较器CP1的正输入端连接；信号DAC1的负输入端Vn1与比较器CP2的负输入端连接；信号DAC2的正输出端Vp2与比较器CP0的正输入端连接，信号DAC2的负输入端Vn2与比较器CP0的负输入端、比较器CP1的负输入端连接；比较器CP0、比较器CP1、比较器CP2的输出端d0、d1、d2与异步控制电路的数据输入端连接，异步控制电路的数据输出端与编码电路连接，异步控制电路的控制信号输出端A1、控制信号输出端A2分别与信号DAC1、信号DAC2的控制信号接收端连接；

所述栅压自举开关电路用于对输入信号进行采样；

信号DAC1、信号DAC2用于存储每步比较产生的余量电压及产生下一步比较所需的参考电压；

比较器CP0、比较器CP1、比较器CP2用于根据余量电压、参考电压完成模拟信号到数字信号的转换；

异步控制电路用于将比较器CP0、比较器CP1、比较器CP2输出的数字信号传输至编码电路，以及根据比较器CP0、比较器CP1、比较器CP2的比较结果产生信号DAC1、信号DAC2的控制信号，所述控制信号用于控制信号DAC1、信号DAC2产生的参考电压的大小；

编码电路用于对数字信号进行编码，并进行输出。

其中，余量电压是输入信号与每次转换结果之差。在具体实施的时候，第n-1个余量信号与第n-1个参考电压比较得出第n位数字转换结果。

优选地，所述栅压自举开关电路包括电容Cb、电容Cs、NMOS管MN1、NMOS管MN2、NMOS管MN3、NMOS管MN4、NMOS管MN5、NMOS管MN6、NMOS管MN7、PMOS管MP1、PMOS管MP2和PMOS管MP3；