器堆 620-8 (1)至620-8 (8)，并且被用作圖5中的電容器堆580-1至580-8。因此，剩下的3個(gè) MSB位（位4、位5以及位6)連接單元電容堆620-8(1)至620-8 (8)，如區(qū)域730中的項(xiàng)的 每個(gè)。
[0058] 類似地，圖7F-7H代表為剩下的3個(gè)MSB位分別產(chǎn)生第二、第三以及第四SARADC 輸出的電容器選擇。然而，為了簡(jiǎn)潔，在此不再進(jìn)一步描述這些附圖，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說，通過閱讀在此的公開，操作是明顯的。
[0059] 圖8A-8D分別代表產(chǎn)生第一、第二、第三以及第四SARADC輸出的網(wǎng)格內(nèi)的示例電 容器堆的配置。
[0060] 根據(jù)圖7A-7H產(chǎn)生的4個(gè)6位輸出（第一、第二、第三以及第四SARADC輸出）被 平均。4個(gè)6位數(shù)字碼的平均可以通過已知方法來(lái)執(zhí)行。
[0061] 由于每次（迭代）改組電容器堆的同時(shí)多次產(chǎn)生輸出數(shù)字碼，由電容器的失配 導(dǎo)致的誤差被消除或者至少在某種情況下被減小。以下進(jìn)一步描述當(dāng)6個(gè)MSB位值是 100000 (位1至位6)時(shí)，電容器失配被消除的方式。
[0062] 如以上所描述的，圖7A和圖7E在路徑501上產(chǎn)生與電容比率1成比例的模擬電 壓，該電容比1在下面給出：
[0063]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種方法，其包括： 產(chǎn)生一組中間位； 根據(jù)來(lái)自逐次逼近寄存器即SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器即ADC中的多個(gè)電容器的第一組代表性電 容器，將該組中間位轉(zhuǎn)換為第一中間模擬值； 根據(jù)來(lái)自所述SAR ADC中的所述多個(gè)電容器的第二組代表性電容器，將該組中間位轉(zhuǎn) 換為第二中間模擬值；以及 根據(jù)所述第一中間模擬值和所述第二中間模擬值產(chǎn)生多個(gè)數(shù)字碼位，其中所述第二組 代表性電容器和所述第一組代表性電容器中多于一個(gè)電容器不相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)電容器進(jìn)一步包括等電容值的多個(gè)電容 器組，其中每個(gè)所述電容器組被設(shè)置在半導(dǎo)體管芯上的不同位置，并且所述第一組代表性 電容器和所述第二組代表性電容器通過將電容器組耦合至參考電壓來(lái)形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二組代表性電容器通過在不同位置處使用 同一電容值的電容器堆替換所述第一組代表性電容器中的至少一個(gè)電容器堆來(lái)形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其進(jìn)一步包括通過等效于該組中間位的一組測(cè)溫碼位 來(lái)選擇所述第一組代表性電容器和所述第二組代表性電容器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其進(jìn)一步包括： 從所述第一中間模擬值產(chǎn)生第一組數(shù)字輸出位； 從所述第二中間模擬值產(chǎn)生第二組數(shù)字輸出位；以及 產(chǎn)生所述多個(gè)數(shù)字碼位作為所述第一組數(shù)字輸出位和所述第二組數(shù)字輸出位的平均。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中產(chǎn)生所述多個(gè)數(shù)字碼位進(jìn)一步包括： 通過比較所述第一中間模擬值和所述模擬樣本產(chǎn)生所述第一組數(shù)字輸出位； 通過比較所述第二中間模擬值和所述模擬樣本產(chǎn)生所述第二組數(shù)字輸出位；以及 將所述第一組數(shù)字輸出位和第二組數(shù)字輸出位相加，由于相加，從而形成數(shù)目大于所 述第一組數(shù)字輸出中的位的數(shù)目或者第二組數(shù)字輸出中的位的數(shù)目的數(shù)字碼位。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括： 通過將所述第一組代表性電容器耦合至一個(gè)參考值并且將所述多個(gè)電容器中的剩余 電容器耦合至第二參考值來(lái)形成第一電容比；以及 通過將所述第二組代表性電容器耦合至一個(gè)參考值并且將所述多個(gè)電容器中的剩余 電容器耦合至第二參考值來(lái)形成第二電容比，其中所述第二組代表性電容器被選擇，使得 當(dāng)對(duì)第一比率和第二比率進(jìn)行平均時(shí)，由所述第一組代表性電容器中的一個(gè)或多個(gè)電容器 之間的失配引起的第一比率中的誤差被減小。
8. -種將模擬樣本轉(zhuǎn)換成多個(gè)數(shù)字碼位的集成電路，其包括： 二維電容器陣列，其物理上橫跨所述集成電路而展開； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器即DAC，其根據(jù)來(lái)自所述二維電容器陣列的第一組代表性電容器，將一組中 間數(shù)字位轉(zhuǎn)換成第一中間模擬值，并且根據(jù)來(lái)自所述二維電容器陣列的第二組代表性電容 器，將所述該組中間數(shù)字位轉(zhuǎn)換成第二中間模擬值； 比較器，所述比較器將所述第一中間模擬值與所述模擬樣本進(jìn)行比較，并且將所述第 二中間模擬值與所述模擬樣本進(jìn)行比較；以及 逐次逼近寄存器即SAR，其根據(jù)比較的結(jié)果確定所述多個(gè)數(shù)字碼位。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路，其中所述二維電容器陣列包括相等電容值的多個(gè) 電容器堆，其中每個(gè)電容器堆通過耦合所述二維陣列中的不同位置處的電容器來(lái)形成，并 且所述第二組代表性電容器通過改變所述第一組代表性電容器中的一個(gè)或多個(gè)電容器堆 而動(dòng)態(tài)地形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路，其進(jìn)一步包括：測(cè)溫解碼器，所述測(cè)溫解碼器將 該組中間數(shù)字位解碼成一組測(cè)溫碼位，其中所述第一組代表性電容器和第二組代表性電容 器選自該組測(cè)溫碼。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的集成電路，其中所述第一中間模擬值和第二中間模擬值在 兩個(gè)連續(xù)的時(shí)鐘周期處被順序產(chǎn)生。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的集成電路，其中第二組代表性電容器通過使用位于所述二 維電容器陣列中的不同物理位置處的具有同一電容值的電容器堆來(lái)替換所述第一組代表 性電容器中的至少一個(gè)電容器堆來(lái)形成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路，其中每個(gè)電容器堆包括來(lái)自單元電容器的二維 陣列的每行的至少一個(gè)電容器。
14. 一種在逐次逼近寄存器即SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器即ADC中將輸入模擬樣本轉(zhuǎn)換成精確的 N位數(shù)字碼的方法，其包括： 使用來(lái)自電容器的陣列的第一物理位置的一組代表性電容器，在N個(gè)時(shí)鐘周期中產(chǎn)生 包括K個(gè)LSB位和N-K個(gè)MSB位的第一 N位數(shù)字碼； 通過替換該組代表性電容器中的代表來(lái)自不同物理位置的N-K個(gè)MSB位的至少一個(gè)電 容器來(lái)在K個(gè)時(shí)鐘周期中再生K個(gè)LSB位；和 根據(jù)所述第一 N位數(shù)字碼和所述再生的K個(gè)LSB位形成精確的N位數(shù)字碼。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進(jìn)一步包括： 多次再生K個(gè)LSB位，同時(shí)保持N-K個(gè)MSB位不變，其中每次該組代表性電容器中的至 少一個(gè)電容器被來(lái)自不同位置的電容器替換；以及 對(duì)多個(gè)再生的K個(gè)LSB位進(jìn)行平均，以形成所述精確的N位數(shù)字碼。
16. -種方法，其包括： 使用相應(yīng)的多個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)，操作多次逐次逼近寄存器即SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器即ADC，每次將 模擬值轉(zhuǎn)換成多個(gè)數(shù)字碼，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)被偏移LSB值的分?jǐn)?shù)；以及 將所述多個(gè)數(shù)字碼相加，以形成最終的數(shù)字碼，其中最終的數(shù)字碼相比所述多個(gè)數(shù)字 碼中的任何一個(gè)的分辨率更高。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中通過調(diào)節(jié)施加到所述SARADC的閾值電壓來(lái)獲取 所述多個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)的每個(gè)轉(zhuǎn)移之間的偏移。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括： 產(chǎn)生所述多個(gè)數(shù)字碼中的第一數(shù)字碼；以及 通過再生部分所述第一數(shù)字碼而保持剩余部分相同來(lái)產(chǎn)生所述多個(gè)數(shù)字碼中的隨后 的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字碼。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中部分?jǐn)?shù)字碼通過改變?cè)摻M代表性電容器中的代 表所述第一數(shù)字碼的其他部分的至少一個(gè)電容器而被再生。
20. -種將模擬樣本轉(zhuǎn)換成多個(gè)數(shù)字碼位的逐次逼近寄存器即SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器即ADC， 其包括： 二維電容器陣列，其物理上橫跨所述集成電路而展開，其中所述二維電容器陣列包括 相等電容值的多個(gè)電容器堆，其中每個(gè)電容器堆通過耦合所述二維陣列中的不同位置處的 電容器來(lái)形成，其中每個(gè)電容器堆包括來(lái)自單元電容器的二維陣列的每行的至少一個(gè)電容 器； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器即DAC，其根據(jù)來(lái)自所述二維電容器陣列的第一組代表性電容器，將一組中 間數(shù)字位轉(zhuǎn)換成第一中間模擬值，并且根據(jù)第二組代表性電容器，將該組中間數(shù)字位轉(zhuǎn)換 成第二中間模擬值，所述第二組代表性電容器通過替換所述二維電容器陣列中的所述第一 組代表性電容器中的一個(gè)或多個(gè)電容器堆具有來(lái)自不同物理位置的同一電容值來(lái)形成，其 中所述第一中間模擬值和第二中間模擬值在兩個(gè)連續(xù)時(shí)鐘周期處被順序轉(zhuǎn)換，其中測(cè)溫解 碼器將該組中間數(shù)字位解碼成一組測(cè)溫碼位，其中所述第一組代表性電容器和第二組代表 性電容器選自該組測(cè)溫碼； 比較器，所述比較器將所述第一中間模擬值與所述模擬樣本進(jìn)行比較，并且將所述第 二中間模擬值與所述模擬樣本進(jìn)行比較；以及 逐次逼近寄存器即SAR，其根據(jù)比較的結(jié)果確定所述多個(gè)數(shù)字碼位。
【專利摘要】本發(fā)明在一個(gè)方面，SAR ADC的位的中間組根據(jù)第一組代表性電容器和第二組代表性電容器被分別轉(zhuǎn)換成第一中間模擬值和第二中間模擬值。在第一組和第二組中至少有一個(gè)電容器選自不同。SAR ADC輸出碼根據(jù)第一和第二中間模擬值被產(chǎn)生。在另一方面，N位SAR ADC的分辨率通過相應(yīng)地使用一個(gè)以上的轉(zhuǎn)移函數(shù)操作N位SAR ADC產(chǎn)生多個(gè)N位數(shù)字碼而被增強(qiáng)。每個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)被選擇以使其偏移最低有效位(LSB)值的分?jǐn)?shù)。多個(gè)N位數(shù)字碼接著被相加以形成P位數(shù)字碼，以使P由于相加大于N。
【IPC分類】H03M1-38
【公開號(hào)】CN104604142
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380046693
【發(fā)明人】S·亞納基曼, M·E·保羅
【申請(qǐng)人】德克薩斯儀器股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2013年9月9日
【公告號(hào)】US8766839, US20140070968, WO2014039956A1