[发明专利]一种零极点优化的无源噪声整形逐次逼近模数转换器

说明书

本发明公开了一种零极点优化的无源噪声整形逐次逼近型模数转换器，其主要模块包括:无源增益的电容型数模转换器CDAC1和CDAC2，无源滤波器，双尾电流源动态比较器和SAR逻辑电路，在一次SAR的比较周期结束后，将最后一次比较结果返回到CDAC1和CDAC2，得到此次比较的残差电压Vres。在经过无源滤波器之前，通过无源加法将残差电压Vres升高到2倍，无源滤波器再对放大过后的残差电压进行噪声整形，抑止信号带内噪声，最终噪声整形逐次逼近型模数转换器会在转换结束之后，通过寄存器输出数字码，本发明能实现一阶噪声整形效果，能够通过抑制信号带内噪声显著提高模数转换器的信噪失真比SNDR和无杂散动态范围SFDR，并且能够有效的减小电容值并降低功耗。

技术领域

本发明涉及模数转换器技术领域，具体为一种零极点优化的无源噪声整形逐次逼近模数转换器。

背景技术

在所有的模数转换器结构中，Delta-Sigma ADC由于采用了过采样技术及噪声整形技术，因此能够达到很高的转换精度。而SAR ADC具有功耗低，结构简单，工艺演进性好等优点，所以将过采样技术和噪声整形技术引入SAR ADC中能够在功耗、转换精度和设计复杂度等性能之间取得良好折中，是近年来国内外研究的热点。

在2012年的ISSCC会议上，文献[J.Fredenburg,et al.A 90MS/s 11MHzbandwidth 62dB SNDR noise-shaping SAR ADC.IEEE ISSCC Dig.Tech.papers, SanFrancisco,CA,USA,2012,468-470.]首次提出了在SAR ADC中实施噪声整形的方法，其通过在SAR ADC内置一个有限冲激响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器和一个无限冲激响应(Infinite Impulse Response,IIR) 滤波器实现了对量化噪声和比较器噪声的一阶高通滤波，但是由于使用了有源滤波器，因此其具有较高的功耗；2016年，文献[W.Guo,etal.A 12b-ENOB 61 μW noise-shaping SAR ADC with a passive integrator.Proc.42ndEur. Solid-State Circuits Conference,Lausanne,Switzerland,2016,405-408] 从提高NTF零点的角度提出了一种新型架构的无源噪声整形SAR ADC，其采用开关电容电路实现无源积分器，同时采用两路输入的比较器实现积分通路的增益和加法器，因为其零点位于z＝0.75处，噪声整形能力较弱，带内衰减仅有12dB，鉴于此，深入研究提出一种零极点优化的无源噪声整形逐次逼近模数转换器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零极点优化的无源噪声整形逐次逼近模数转换器，在减小电容面积和比较器功耗的情况下，提SAR ADC的信噪失真比SNDR和无杂散动态范围SFDR。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种零极点优化的无源噪声整形逐次逼近模数转换器，包括两个无源增益的电容型数模转换器CDAC1和 CDAC2，无源滤波器，双尾电流源动态比较器和SAR逻辑电路；

所述无源增益的电容型数模转换器CDAC1和CDAC2的上级板连接到无源滤波器的输入端，所述无源滤波器通过对残差电压进行噪声整形，抑制信号带内噪声，所述无源滤波器的输出连接到双尾电流源动态比较器的输入端。

优选的，所述无源增益的电容型数模转换器CDAC1包括高位电容CMSB1,低位电容CLSB1，采样开关S1和S2，无源增益开关S3和S4；电容型数模转换器 CDAC2包括高位电容CMSB2,低位电容CLSB2，采样开关S5和S6，无源增益开关 S7和S8；采样开关S1，S2，S5和S6的控制信号为φs，无源增益开关S3和 S7的控制信号为φc，无源增益开关S4和S8的控制信号为φi。