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专利号: 202111191588X
申请人: 张家港龙思生物医疗技术有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于低功耗SAR ADC中的控制电路,其特征在于:包括电容阵列(10)、混合开关控制电路(20)、Vcm采样开关电路(30)和电压比较器(40),其中,电容阵列(10)包括同相端电容阵列(101)和反相端电容阵列(102);混合开关控制电路(20)包括同相端混合开关控制电路(201)和反相端混合开关控制电路(202);同相端电容阵列(101)与Vcm采样开关电路(30)相连,同时与电压比较器(40)的同相输入端相连;反相端电容阵列(102)与Vcm采样开关电路(30)相连,同时与电压比较器(40)的反相输入端相连;

同相端电容阵列(101)包括分段电容Ca、高电位段电容阵列和低电位段电容阵列,分段电容Ca将高电位段电容阵列和低电位段电容阵列串联;其中,高电位段电容阵列包括单位电容组Cpc、电容组CPM1、电容组CPM2、……、电容组CPM(M-1)、电容组CPMM和电容组CPMMs共M+2个电容组,单位电容组Cpc通过同相端混合开关控制电路(201)选择接入同相输入信号Vip或共模电平Vcm;电容组CPM1、电容组CPM2、……、电容组CPM(M-1)均通过同相端混合开关控制电路(201)选择接入同相输入信号Vip或共模电平Vcm或同相参考电平VRP或反相参考电平VRN;其中,最高位权重组包括电容组CPMM和电容组CPMMs均通过同相端混合开关控制电路(201)选择接入同相输入信号Vip或同相参考电平VRP或反相参考电平VRN;低电位段电容阵列包括电容组CPL1、电容组CPL2、……、电容组CPLL共L个电容组,均通过同相端混合开关控制电路(201)选择接入共模电平Vcm或同相参考电平VRP或反相参考电平VRN;同相端电容阵列(101)中除单位电容组Cpc外,其余电容均以二进制权值顺序排列;反相端电容阵列(102)与反相端混合开关控制电路(202)分别与同相端电容阵列(101)和同相端混合开关控制电路(201)对称;

单位电容组Cpc包括1个单位电容,电容组CPM1包括1个单位电容,电容组CPM2包括2个并联的单位电容,电容组CPM3由4个单位电容并联而成,……,电容组CPM(M-1)包括2M-2个并联的单位电容,最高权重电容组包括2M-1个并联的单位电容,其中,电容组CPMM包括2M-2个并联的单位电容,电容组CPMMs包括2M-2个并联的单位电容,共需2M个电容;电容组CPL1有1个单位电容,电容组CPL2由2个单位电容并联而成,……,电容组CPLL由2L-1个单位电容并联而成,共需2L-1个单位电容;反相端电容阵列(102)与反相端混合开关控制电路(202)分别与同相端电容阵列(101)和同相端混合开关控制电路(201)对称。

2.根据权利要求1所述的一种用于低功耗SAR ADC中的控制电路,其特征在于:其中:同相端电容阵列(101)中的高电位段电容阵列中各个电容的顶板相连,低电位段电容阵列中各个电容的顶板相连,分段电容Ca将两处顶板连接点串联,且高电位段电容阵列中各个电容的顶板接入电压比较器(40)的同相输入端,同时高电位段电容阵列中各个电容的顶板通过Vcm采样开关电路(30)接入共模电平Vcm;同相端电容阵列(101)中的单位电容组Cpc的底板通过同相端混合开关控制电路(201)选择连接同相输入信号Vip或共模电平Vcm,电容组CPM1、电容组CPM2、……、电容组CPM(M-1)的底板通过同相端混合开关控制电路(201)选择连接共模电平Vcm或同相参考电平VRP或反相参考电平VRN或接入同相输入信号Vip;最高位权重组的电容组CPMM和电容组CPMMs的底板通过同相端混合开关控制电路(201)选择接入同相参考电平VRP或反相参考电平VRN或同相输入信号Vip;同相端低电位电容阵列中的电容组CPL1、电容组CPL2、……、电容组CPLL的底板通过同相端混合开关控制电路(201)选择连接共模电平Vcm或同相参考电平VRP或反相参考电平VRN;反相端电容阵列(102)与反相端混合开关控制电路(202)分别与同相端电容阵列(101)和同相端混合开关控制电路(201)对称。

3.根据权利要求1所述的一种用于低功耗SAR ADC中的控制电路,其特征在于:该控制电路包括三个工作阶段,具体为:

采样阶段:同相端电容阵列(101)中单位电容组Cpc、电容组CPM1、电容组CPM2、……、电容组CPM(M-1)、电容组CPMM和电容组CPMMs的底板通过同相端混合开关控制电路(201)选择接入同相输入信号Vip,电容组CPL1、电容组CPL2、……、电容组CPLL中的电容底板通过同相端混合开关控制电路(201)接入共模电平Vcm,同时同相端电容阵列(101)的公共点接入共模电平Vcm;

电荷转移阶段:同相端电容阵列(101)中单位电容组Cpc、电容组CPM1、电容组CPM2、……和电容组CPM(M-1)的底板通过同相端混合开关控制电路(201)选择接入共模电平Vcm,电容组CPMM选择接入同相参考电平VRP,电容组CPMMs选择接入反相参考电平VRN,电容组CPL1、电容组CPL2、……、电容组CPLL的电容保持接共模电平Vcm,同时同相端电容阵列(101)的顶板通过Vcm采样开关电路(30)断开连接共模电平Vcm,同相输入信号Vip直接输入电压比较器(40)的同相端以完成第一次比较;

比较阶段:根据上一位的比较结果,同相端电容阵列(101)中最高位权重电容组CPMM和电容组CPMMs的底板选择接同相参考电平VRP或反相参考电平VRN,选择完成即比较建立,然后进行第二次信号比较,以此类推,直到完成所有比较。

4.根据权利要求1所述的一种用于低功耗SAR ADC中的控制电路,其特征在于:同相端混合开关控制电路(201)和反相端混合开关控制电路(202)组成双端信号输入,同相端电容阵列(101)和反相端电容阵列(102)双端输入输出;其中,共模电平为:。