[发明专利]一种基于四输入比较器的超低功耗逐次逼近型模数转换器

权利要求书

1.一种基于四输入比较器的超低功耗逐次逼近型模数转换器，其特征在于：包括两个两倍自举采样保持S/H开关、两个可变精度二进制电容DAC阵列、两个C-2C电容DAC阵列、一个四输入亚阈值动态比较器、一个异步SAR控制逻辑电路；所述两个两倍自举采样保持S/H开关将输入差分模拟信号采样至可变精度二进制电容DAC阵列的上极板；所述两个可变精度二进制电容DAC阵列和两个C-2C电容DAC阵列由单位电容并联构成，通过异步SAR控制逻辑电路实现数字信号到模拟信号的转换过程；所述四输入亚阈值动态比较器比较两个可变精度二进制电容DAC阵列的上极板电压V_p和V_n以及两个C-2C电容DAC阵列电压V_p+VDAC_p和V_n+VDAC_n，其输出异步SAR控制逻辑电路，所述异步SAR控制逻辑电路产生控制信号，控制电容DAC阵列中的连接开关以及电容下极板电平的切换。

2.如权利要求1所述的基于四输入比较器的超低功耗逐次逼近型模数转换器，其特征在于：所述可变精度二进制电容DAC阵列，在采样阶段，连接电容阵列DACP_H上极板和电容阵列DACP_L上极板的开关S_p2以及连接电容阵列DACN_H上极板和电容阵列DACN_L上极板的开关S_n2闭合，可变精度二进制电容DAC阵列中的所有电容的上极板对模拟信号进行采样，可变精度二进制电容DAC阵列中的所有电容下极板连接V_cm；在转换阶段，四输入亚阈值动态比较器对可变精度二进制电容DAC阵列DACP_L和DACN_L上极板电压V_p和V_n进行比较得到最高位数字码D₁，MSB代表最高位数字码，可以用D₁表示，MSB-1代表次高位数字码，可以用D₂表示，依此类推D₃~D₇分别代表对应位数字码，输入信号V_ip＞V_in与V_in＞V_ip的工作原理相同，故此处我们只对V_ip＞V_in这一种情况进行详细的分析，根据最高位比较结果，V_p＞V_n则表示最高位D₁=1，将正端一侧电容阵列DACP_L的下极板切换为GND，DACN_L的下极板保持不变，然后四输入亚阈值动态比较器再次进行比较得到第二位D₂，根据第二位的比较结果，当V_p＞V_n表示次高位D₂=1，将正端一侧电容阵列DACP_H最高位电容切换到GND，负端一侧电容阵列DACN_L下极板切换到V_ref，DACN_H的最高位电容下极板切换到V_ref，然后开关S_p2和S_n2闭合，当V_p＜V_n则表示次高位D₂=0，将正端一侧电容阵列DACP_L的下极板电压切换为V_cm，DACP_H的最高位电容下极板切换GND，负端一侧电容阵列DACN_H的最高为电容下极板切换到V_ref，然后开关S_p2和S_n2闭合，然后比较器再次进行比较得到第三位D₃，根据第三位比较结果，当V_p＞V_n表示D₃=1，将正端一侧电容阵列DACP_H次高位电容下极板切换到GND，负端一侧电容阵列DACN_H次高位电容下极板切换到V_ref，当V_p＜V_n则表示D₃=0，将正端一侧电容阵列DACP_H次高位电容下极板切换到V_ref，负端一侧电容阵列DACN_H次高位电容下极板切换到GND，然后比较器再次进行比较得到第四位D₄，其余位可以类推产生，直到得到D₆，当V_p＞V_n表示D₆=1，将负端一侧DACN_H的最低位电容下极板切换到V_ref，当V_p＜V_n则表示D₆=0，将正端一侧DACP_H的最低位电容下极板切换到V_ref，然后比较器再次进行比较得到第七位D₇，此时电容阵列DACP_L和DACP_H的上极板以及DACN_L和DACN_H的上极板的最终电平将会分别保留在V_p、V_n端。