專利名稱：一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，具體涉及一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路中較為典型的一種，該模 擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的基本工作原理是將參考電壓與需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬 電壓逐步進(jìn)行比較，比較結(jié)果以相應(yīng)的二進(jìn)制代碼表示。
如圖l所示，傳統(tǒng)的逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的工作原理為 轉(zhuǎn)換啟動信號ADSST為高電平時當(dāng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路處于采樣保持
階段時，逐次逼近寄存器4輸出的全是低電平，模擬二選一開關(guān)組6選擇模 擬輸入電壓Vi對電容陣列7下極板充電，同時開關(guān)ll導(dǎo)通，反相器8的輸 入端和輸出端短接，電容上極板上的電壓為Vi—Vthl，其中，Vthl為反相 器8在開關(guān)11導(dǎo)通時的閾值電壓。在采樣保持階段后，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 進(jìn)入逐次比較階段，逐次逼近寄存器4的最高有效位MSB置高電平，模擬 二選一開關(guān)組6選擇參考電壓VREF，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路2的輸出電壓Vd 為1/2VREF，此時開關(guān)11截至，反相器8導(dǎo)通，反相器8的輸入端電壓為 Vd— (Vi-Vthl)，此時反相器8作為正常的反相器使用，其閾值電壓為Vth2， 當(dāng)Vd— (Vi-Vthl)小于Vth2時，反相器8輸出高電平；當(dāng)Vd— (Vi-Vthl) 大于Vth2，反相器8輸出低電平。實際上理想情況下Vthl等于Vth2， Vd —(Vi-Vthl)與Vth2的比較也就是Vi和Vd之間的比較，即當(dāng)Vd小于Vi， 反相器8輸出高電平；當(dāng)Vd大于Vi，反相器8輸出低電平。反相器8輸出 的高低電平被輸入到逐次逼近寄存器4中。逐次逼近寄存器4根據(jù)比較器3 的輸出確定模擬二選一開關(guān)組6中各個開關(guān)的導(dǎo)通和截止，即決定輸入到比較器3中的電壓Vd，然后比較器3進(jìn)行下一輪的比較，直到Vd逼近模擬輸 入電壓Vi為止。
在當(dāng)Vd— (Vi-Vthl)與Vth2進(jìn)行比較的時候，如果在比較的過程中 Vth2能夠始終保持和Vthl相等，那么這個比較將是很完美的。但事實上， 在轉(zhuǎn)換器逐次逼近的過程中，直流電源電壓會帶有噪聲，而反向器對電源噪 聲幾乎沒有抑制能力，噪聲直接反映在了 Vth2上，從而導(dǎo)致上述比較結(jié)果 與理論結(jié)果有很大的偏差。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的以反向器做比較器的逐次逼近型 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路電源噪聲抑制能力差的問題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，能夠 有效改善模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路電源抑制比的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。
一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路包括用于將數(shù)字信號 轉(zhuǎn)化為模擬電壓的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路；用于采樣并保持輸入的模擬電壓的采 樣保持電路；與采樣保持電路、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路連接的比較器，用于比較 被保持的輸入的模擬電壓和由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓；與所述比較 器連接，用于逐次接收并存儲比較器的輸出結(jié)果，并將輸出結(jié)果發(fā)送到數(shù)字 模擬轉(zhuǎn)換電路的逐次逼近寄存器；所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路還包括與所述比較 器連接的高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，所述比較器的電源端與高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生 電路的高基準(zhǔn)電壓輸出端相連接，所述比較器的地端與高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電 路的低基準(zhǔn)電壓輸出端相連接。
本實用新型提供的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路使用大家所共知的具有高電源抑 制比電壓基準(zhǔn)電路提供的高低基準(zhǔn)電壓分別給比較器提供電源和地電壓，有 效地改善了比較器的電源抑制比，進(jìn)而改善了模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的電源抑制 比。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)電路圖2為本實用新型實施例提供的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的原理框圖3為本實用新型第一實施例提供的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)電路圖4為本實用新型第二實施例提供的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)電路具體實施方式
下面參考附圖詳細(xì)描述本實用新型。
圖2為本實用新型實施例提供的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的原理框圖。如圖2 所示，本實用新型提供的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路包括采樣保持電路10，用于采 樣并保持輸入的模擬電壓；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路20，用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模 擬電壓；比較器30，被保持的輸入的模擬電壓和由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的模 擬電壓；逐次逼近寄存器40，用于逐次接收并存儲比較器的輸出結(jié)果，并將 輸出結(jié)果發(fā)送到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路；其中，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路還包括高 低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路50，高電壓VREFH連接在比較器3 0的電源上，低電 壓VREFL連接在比較器3 0的地線上。
所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路50可以是本領(lǐng)域所公知的高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電 路，如帶隙基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，其產(chǎn)生的高基準(zhǔn)電壓VREFH連接到比較器 30的電源上，低基準(zhǔn)電壓VREFL連接到比較器30的地線上。
圖3為本實用新型第一實施例的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)電路圖，如圖 3所示，所述采樣保持電路10包括模擬二選一開關(guān)組60和電容陣列70，所 述模擬二選一開關(guān)組60與電容陣列70的各個電容的下極板相連。在采樣保 持階段，模擬電壓Vi通過模擬二選一開關(guān)組60連接到電容陣列70的下極 板給電容陣列充電。
如圖3所示，所述比較器30包括反相器80、以及開關(guān)IIO，所述反相
6器80、開關(guān)110的兩端分別連接在反相器80的輸入端和輸出端，所述反相 器80的輸入端與所述電容陣列70的上極板相連，反相器80出端與逐次逼 近寄存器40輸入端相連。所述比較器30過將輸入電壓與其中反相器80閾 值電壓Vth比較，比較結(jié)果通過輸出到逐次逼近寄存器40。
如圖3所示，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路20為與采樣保持電路共用的模擬 二選一開關(guān)組60和電容陣列70，所述模擬二選一開關(guān)組60和逐次逼近寄存 器40的輸出端相連，電容陣列70的上極板與所述反向器80的輸入端相連。 在逐次比較階段，所述模擬二選一開關(guān)組60選擇參考電壓VERF，并根據(jù) 逐次逼近寄存器40的輸出決定各個開關(guān)導(dǎo)通或截止，即決定輸入到電容陣 列70的電壓Vd。
下面描述該第一實施例所提供的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的具體工作過程
轉(zhuǎn)換啟動信號ADSST為高電平時逐次逼近寄存器40出的全是低電平， 模擬二選一開關(guān)組60擇模擬輸入電壓Vi對電容陣列70極板充電，開關(guān)110 通，反相器8的輸入端和輸出端短接，電容上極板上的電壓為Vi—Vthl，其 中，Vthl為反相器8在開關(guān)110導(dǎo)通時的閾值電壓。在采樣保持階段后，模 擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入逐次比較階段，逐次逼近寄存器40的最高有效位MSB 置高電平，模擬二選一開關(guān)組60選擇參考電壓VREF，即數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電 路2的輸出電壓Vd為1/2VREF。此時開關(guān)110截止，反相器80的輸入端電 壓為Vd— (Vi-Vthl)，此時反相器80作為正常的反相器使用，其閾值電壓 為Vth2，當(dāng)Vd— (Vi-Vthl)小于Vth2時，反相器80輸出高電平；當(dāng)Vd 一 (Vi-Vthl)大于Vth2，反相器80輸出低電平。由于基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路產(chǎn) 生的VREFH和VREFL具有60dB以上的電源抑制比，因此Vthl與Vth2的 差別可以忽略，Vd— (Vi-Vthl)與Vth2的比較相當(dāng)于第一時刻被保持的輸 入的模擬電壓Vi和第二時刻由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓Vd之間的比 較，即當(dāng)Vd小于Vi，反相器8輸出高電平；當(dāng)Vd大于Vi，反相器80輸出低電平。反相器8輸出的高低電平被輸入到逐次逼近寄存器40中。逐次 逼近寄存器40根據(jù)比較器30的輸出確定模擬二選一開關(guān)組60中的各個開 關(guān)的導(dǎo)通和截止，即決定輸入到比較器30中的電壓Vd，然后比較器30進(jìn) 行下一輪的比較，直到Vd逼近模擬輸入電壓Vi為止。
圖4為本實用新型第二實施例提供的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)電路圖； 如圖4所示，所述釆樣保持電路10包括模擬二選一開關(guān)組60和電容陣列70， 所述模擬二選一開關(guān)組60與電容陣列70的各個電容的下極板相連。在采樣 保持階段，模擬電壓Vi通過模擬二選一開關(guān)組60連接到電容陣列70的下 極板給電容陣列充電。
如圖4所示，所述比較器30包括反相器80、三態(tài)反相器90、緩沖反相 器100以及第一開關(guān)110、第二開關(guān)120，所述反相器80、三態(tài)反相器90 以及緩沖反相器100依次連接，開關(guān)110的兩端分別連接在反相器80的輸 入端和輸出端，開關(guān)120的一端連接在三態(tài)反相器90和緩沖反相器100之 間，另一端接地；所述反相器80的輸入端與所述電容陣列70的上極板相連， 緩沖反相器100的輸出端與逐次逼近寄存器40的輸入端相連。所述比較器 30通過將輸入電壓與其中反相器80的閾值電壓Vth比較，比較結(jié)果通過三 態(tài)反相器90以及緩沖反相器100放大后輸出到逐次逼近寄存器40中。
如圖4所示，所所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路20為與采樣保持電路共用的模 擬二選一開關(guān)組60和電容陣列70，所述模擬二選一開關(guān)組60和逐次逼近寄 存器40的輸出端相連，電容陣列70的上極板與所述反向器80的輸入端相 連。在逐次比較階段，所述模擬二選一開關(guān)組60選擇參考電壓VERF，并 根據(jù)逐次逼近寄存器40的輸出決定各個開關(guān)導(dǎo)通或截止，即決定輸入到電 容陣列70的電壓Vd。
下面描述該第二實施例子所提供的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的具體工作過程
轉(zhuǎn)換啟動信號ADSST為高電平時逐次逼近寄存器40輸出的全是低電
8平，模擬二選一開關(guān)組60選擇模擬輸入電壓Vi對電容陣列70下極板充電， 開關(guān)110導(dǎo)通，反相器80的輸入端和輸出端短接；此時，通過控制三態(tài)門 的使能端EN使三態(tài)反相器90處于高阻態(tài)，同時使開關(guān)120導(dǎo)通，將三態(tài) 反向器拉至低電平，由此可使三態(tài)門處于懸空狀態(tài)，以減少系統(tǒng)的功耗。
電容上極板上的電壓為Vi—Vthl，其中，Vthl為反相器80在開關(guān)120 截止時刻的閾值電壓。在采樣保持階段后，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)入逐次比較階 段，逐次逼近寄存器40的最高有效位MSB置高電平，模擬二選一開關(guān)組 60選擇參考電壓VREF，即數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路20的輸出電壓Vd為1/2VREF。 此時開關(guān)110和120截止，通過控制三態(tài)門的使能端EN使三態(tài)反相器90 導(dǎo)通，反相器80的輸入端電壓為Vd— (Vi-Vthl)，此時反相器80作為正常 的反相器使用，其閾值電壓為Vth2，當(dāng)Vd— (Vi-Vthl)小于Vth2時，反 相器80輸出高電平；當(dāng)Vd— (Vi-Vthl)大于Vth2，反相器80輸出低電平。 由于高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的VREFH和VREFL具有60dB以上的電源 抑制比，因此Vthl與Vth2的差別可以忽略，Vd— (Vi-Vthl)與Vth2的比 較相當(dāng)于第一時刻被保持的輸入的模擬電壓Vi和第二時刻由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換 器輸出的模擬電壓Vd之間的比較，即當(dāng)Vd小于Vi，反相器80輸出高電平； 當(dāng)Vd大于Vi，反相器80輸出低電平。反相器80輸出的高低電平經(jīng)過三態(tài) 反相器90和緩沖反相器100放大后被輸入到逐次逼近寄存器40中。逐次逼 近寄存器40根據(jù)比較器30的輸出確定模擬二選一開關(guān)組60中的各個開關(guān) 的導(dǎo)通和截止，即決定輸入到比較器30中的電壓Vd，然后比較器3進(jìn)行下 一輪的比較，直到Vd逼近模擬輸入電壓Vi為止。
第二實施例子與第一實施例的區(qū)別在于，比較器在第一實施例的基礎(chǔ)上 增加了三態(tài)反向器90、反向器IOO，開關(guān)120，以對反向器80比較輸出的信 號進(jìn)行放大，達(dá)到更好的效果。并通過對三態(tài)反向器使能端EN及開關(guān)120 的控制，使三態(tài)反向器在采樣保持階段處于懸空狀態(tài)，以此達(dá)到減少電路功
9耗的目的。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新 型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等， 均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路包括用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬電壓的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路；用于采樣并保持輸入的模擬電壓的采樣保持電路；與采樣保持電路、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路連接的比較器，用于比較被保持的輸入的模擬電壓和由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓；與所述比較器連接，用于逐次接收并存儲比較器的輸出結(jié)果，并將輸出結(jié)果發(fā)送到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的逐次逼近寄存器；其特性在于，還包括與所述比較器連接的高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，所述比較器的電源端與高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的高基準(zhǔn)電壓輸出端相連接，所述比較器的地端與高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的低基準(zhǔn)電壓輸出端相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述比較 器包括第一反向器、第一開關(guān)；第一開關(guān)的兩端分別連接在該第一反向器的 輸入端和輸出端，所述第一反向器的電源端與高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的高基 準(zhǔn)電壓輸出端相連接，所述第一反向器的地端與高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的低 基準(zhǔn)電壓輸出端相連接，所述第一反向器的輸入端分別分別與采樣保持電 路、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路連接，用于比較于第一時刻被保持的輸入的模擬電壓 和第二時刻由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓；所述第一反向器的輸入端與 逐次逼近寄存器的輸入端相連接；
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路為帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述比較 器還包括，三態(tài)反向器、第二反向器、第二開關(guān)；所述第一反向器的輸出端 與所述三態(tài)反向器的輸入端相連接、所述三態(tài)反向器的輸出端與所述第二反 向器的輸入端相連接、所述第二開關(guān)連接于第二反向器的輸入端與地之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其特征在于， 所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路包括模擬二選一開關(guān)組和電容陣列，所述模擬二選一開關(guān)組包括模擬電壓輸入端、數(shù)字信號輸入端的輸入端；數(shù)字信號輸入端與逐次逼近寄存器的輸出端相連，所述模擬二選一開關(guān)組的輸出端與電容陣列 的各個電容的下極板相連，所述各電容的上極板與所述比較器相連。
6、根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其特征在于， 所述采樣保持電路包括模擬二選一開關(guān)組和電容陣列，所述模擬二選一開關(guān) 組包括模擬電壓輸入端、數(shù)字信號輸入端的輸入端；數(shù)字信號輸入端與逐次 逼近寄存器的輸出端相連，所述模擬二選一開關(guān)組的輸出端與電容陣列的各 個電容的下極板相連，所述各電容的上極板與所述比較器相連。
專利摘要本實用新型提供的一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路包括用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬電壓的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路；用于采樣并保持輸入的模擬電壓的采樣保持電路；與采樣保持電路、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路連接，用于比較被保持的輸入的模擬電壓和由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓的比較器；與所述比較器連接，用于逐次接收并存儲比較器的輸出結(jié)果，并將輸出結(jié)果發(fā)送到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的逐次逼近寄存器；與所述比較器連接，用于為所述比較器提供電源的高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路。所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路通過使用高低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路為比較器提供電源，有效改善了模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的電源抑制比。
文檔編號H03M1/08GK201243275SQ200820096130
公開日2009年5月20日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
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