[发明专利]基于延迟锁相环的两步式混合结构SAR TDC的模数转换器电路

说明书

本发明涉及一种基于延迟锁相环的两步式混合结构SAR TDC的模数转换器电路，包括：逐次逼近寄存器型模数转换器，用于对模拟信号进行第一步量化，以得到残差电压；电压时间转换器，连接所述逐次逼近寄存器型模数转换器，用于将所述残差电压转换成脉冲信号；时间数字转换器，连接所述电压时间转换器，利用所述脉冲信号，对所述残差电压进行第二步量化。本发明实施例，利用DLL中的电荷泵和延时信号发生器对电压时间转换器增益进行校准，使其精度提高，而且几乎不增加任何面积，同时该模数转换器利用DLL高精度时钟延时的特性对SAR ADC残差电压进行二次量化，使其精度更高。

技术领域

本发明属于模数转换器集成电路设计领域，具体涉及一种基于延迟锁相环的两步式混合结构SAR TDC的模数转换器电路。

背景技术

近年来半导体工艺技术的飞速进步，为模拟集成电路的发展提供了非常好的发展条件，而且数字集成电路的不断发展，对模拟电路性能的提升又不断提出新的要求。在现代控制、通讯及检测领域中，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术，由于各系统的实际处理对象大多是模拟量(例如：图像、温度、压力等)，要使计算机或者数字仪器能够识别或者处理这些信号，就必须先将这些模拟信号转换成数字信号，因此，就需要一种能将模拟信号转换成数字信号的电路，即模数转换电路(Analog to Digital Converter，ADC，简称：模数转换器)。

模数转换器是模拟电路中重要的模块，更快工作速率、更高分辨率、更低功耗和更小面积仍然是ADC发展的主流方向。SAR ADC(逐次逼近寄存器型模数转换器)的结构简单且数字电路部分较多，所以它非常适应特征尺寸减小与电源电压降低的变化，并且它具有功耗低、面积较小的优点。

但是，由于SAR ADC的电容阵列的匹配度不高，动态比较器的失调等原因造成其精度不高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于延迟锁相环的两步式混合结构SAR TDC的模数转换器电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于延迟锁相环的两步式混合结构SAR TDC的模数转换器电路，其特征在于，包括：

逐次逼近寄存器型模数转换器，用于对模拟信号进行第一步量化，以得到残差电压；

电压时间转换器，连接所述逐次逼近寄存器型模数转换器，用于将所述残差电压转换成脉冲信号；

时间数字转换器，连接所述电压时间转换器，利用所述脉冲信号，对所述残差电压进行第二步量化。

在本发明的一个实施例中，所述逐次逼近寄存器型模数转换器，包括采样保持电路、第一电容阵列、第二电容阵列、动态比较器、控制逻辑模块，其中，

所述采样保持电路的第一输出端连接所述第一电容阵列、所述动态比较器的正极输入端，所述采样保持电路的第二输出端连接所述第二电容阵列、所述动态比较器的负极输入端，所述动态比较器的输出端连接所述控制逻辑模块的输入端，所述控制逻辑模块的输出端连接所述电压时间转换器。

在本发明的一个实施例中，所述电压时间转换器，包括偏置电路、数据选择器、第一电容、第二电容、第一电流源、第二电流源、连续时间比较器，其中，

所述偏置电路的输出端分别连接所述第一电流源、所述第二电流源；

所述数据选择器的输入端与所述动态比较器的输入端连接，所述数据选择器的正极输出端分别与所述第一电容的一端、所述第一电流源的一端、所述连续时间比较器的正极输入端连接，所述数据选择器的负极输出端分别与所述第二电容的一端、所述第二电流源的一端、所述连续时间比较器的负极输入端连接；