[发明专利]一种新型十四比特流水线-逐次逼近型模数转换器

权利要求书

1.一种新型十四比特流水线-逐次逼近型模数转换器，其特征在于：所述模数转换器包括第一级流水线、第二级流水线、第三级流水线、第四级流水线和数字误差校正逻辑；所述第一级流水线、第二级流水线和第三级流水线是五比特逐次逼近型模数转换器结构，所述五比特其中一比特是冗余位；所述第四级流水线是两比特逐次逼近型模数转换器；输入信号经过所述第一级流水线、第二级流水线、第三级流水线和第四级流水线得到的转换数字码输入到所述数字误差校正逻辑进行处理，得到十四比特数字码；

所述五比特逐次逼近型模数转换器结构由子模数转换器和乘法数模转换器两部分构成；所述子模数转换器采用新型每周期二点五比特电容阵列实现输入信号的五比特模数转换，所述新型每周期二点五比特电容阵列用于采样保持输入信号，以及用于输入信号与参考电压作差；所述乘法数模转换器和所述子模数转换器共享所述新型每周期二点五比特电容阵列用于产生输入信号的残差，所述乘法数模转换器还包括残差放大器用于将所述残差放大后送入下一级流水线；

所述新型每周期二点五比特电容阵列包括3对差分电容阵列和3对开关阵列，6个自带故意输入偏差的比较器，以及数字控制逻辑；所述输入信号的正端输入和负端输入接入所述3对差分电容阵列用来采样输入信号；所述3对差分电容阵列根据接入的参考电压产生3个参考电压；所述6个自带故意输入偏差的比较器用来将所述3个参考电压扩展成6个参考电压，同时将所述输入信号与所述6个参考电压进行比较；所述数字控制逻辑根据所述6个自带故意输入偏差的比较器的比较结果，通过所述3对开关阵列控制所述3对差分电容阵列进行第一次电容切换和第二次电容切换，对所述输入信号进行采样得到五比特数字码。

2.根据权利要求1所述的一种新型十四比特流水线-逐次逼近型模数转换器，其特征在于：所述自带故意输入偏差的比较器的主体结构是动态锁存结构，通过将上述输入信号的正端输入和负端输入晶体管的尺寸故意地不匹配来得到所需的偏差电压Vos，所述偏差电压Vos满足如下的关系式其中n代表上述子模数转换器的分辨率要求，1LSB是上述子模数转换器的最低有效位，VR表示参考电压。

3.根据权利要求2所述的一种新型十四比特流水线-逐次逼近型模数转换器，其特征在于：每一对差分电容阵列包括一个正极电容阵列和一个负极电容阵列，所述正极电容阵列和负极电容阵列由若干单位电容并联而成；在所述子模数转换器采样阶段，通过所述开关阵列将输入信号采样到所述正极电容阵列和负极电容阵列单位电容的下级板，同时所述正极电容阵列和负极电容阵列单位电容的上极板连接到共模电平VCM；所述输入信号采样完成之后，开始第一次电容切换，所述正极电容阵列和负极电容阵列单位电容的上极板从共模电平VCM断开；第一对差分电容阵列的正极电容阵列其中两个单位电容的下极板连接到VR，第一对差分电容阵列的正极电容阵列另外六个单位电容的下级板连接到GND；第一对差分电容阵列的负极电容阵列其中六个单位电容的下极板连接到VR，第一对差分电容阵列的负极电容阵列另外两个单位电容的下级板连接到GND；第二对差分电容阵列的正极电容阵列其中四个单位电容的下极板连接到VR，第二对差分电容阵列的正极电容阵列另外四个单位电容的下级板连接到GND；第二对差分电容阵列的负极电容阵列其中四个单位电容的下极板连接到VR，第二对差分电容阵列的负极电容阵列另外四个单位电容的下级板连接到GND；第三对差分电容阵列的正极电容阵列其中六个单位电容的下极板连接到VR，第三对差分电容阵列的正极电容阵列另外两个单位电容的下级板连接到GND；第三对差分电容阵列的负极电容阵列其中两个单位电容的下极板连接到VR，第三对差分电容阵列的负极电容阵列另外六个单位电容的下级板连接到GND；经过第一次电容切换所述3对差分电容阵列得到+VR/2，0，-VR/2这三个参考电压；通过所述6个自带故意输入偏差的比较器得到+VR/2±Vos，0±Vos，-VR/2±Vos这六个参考电压，所述输入信号与所述+VR/2±Vos，0±Vos，-VR/2±Vos这六个参考电压进行比较得到2.5比特数字码。