CN114785346B - 一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器。所述模数转换器包括第一电容阵列CDAC1、第二电容阵列CDAC2、采样噪声取消模块、三阶量化噪声积分器、比较器和逐次逼近逻辑电路。本发明采用运算放大器组成的有源积分器级联的结构实现三阶噪声整形，每一级积分器的积分电容串联实现量化噪声积分相加，避免了多输入比较器的热噪声；采样噪声取消模块消除了采样电容DAC带来的采样噪声，避免了使用大电容值降低采样噪声，降低了功耗。本发明实现了三阶的噪声整形，具有低噪声和高精度的特点。

Description

一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器
技术领域
本发明属于模拟数字转换器技术领域，涉及一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器。
背景技术
随着数字智能在电子信息产业中的迅速发展，众多如计算机、数字通讯等设备的广泛使用逐渐形成以数字系统为主体的格局。然而，在现实生活中，人们普遍看到的还是连续变化的模拟量。模数转换器(ADC)将连续变化的模拟信号转换成0/1的数字信号，是采集数据、处理数据等行业的重要模块。
SAR ADC作为一种高能效、数字化、工艺演进兼容性好的模数转换器在中等精度领域有着广泛的应用。然而，随着精度的提高，比较器噪声要求越来越严苛，指数级增长的电容阵列DAC失配越来越严重，SAR ADC的能效显著降低。
Delta-Sigma ADC广泛应用于高精度领域。借助过采样和噪声整形(NS)技术，Delta-Sigma ADC能够利用低分辨率的量化器和DAC达到很高的分辨率。然而，Delta-SigmaADC通常需要多级高性能运算跨导放大器构成的积分器，会消耗更多的功耗，而且随着工艺演进，电源电压降低，其设计变得越来越困难。
噪声整形SAR ADC是一种Delta-Sigma ADC和SAR ADC的混合结构，它合并了两者的优点。相比于传统的SAR ADC，NS-SAR ADC使用的噪声整形技术使其能够利用更低分辨率的DAC实现高有效位数。相比于传统的Delta-Sigma ADC，NS-SAR ADC有着更高分辨率的量化器，因此降低了对过采样比OSR的要求，能够实现更高的带宽。
目前发表的无源噪声整形SAR ADC多为一阶和二阶噪声整形，带内量化噪声抑制能力有限，且为了补偿无源积分通路的衰减，采用多路差分输入成比例放大的动态比较器。多路差分输入的动态比较器相比单路输入比较器来说，输入参考噪声更大，且由于多路输入差分对尺寸成比例放大，其消耗的功耗也成比例增大。
同时，高精度SAR ADC中采样电容的尺寸受采样噪声的限制。而大的采样电容不仅限制了输入信号的带宽，也增大了DAC建立时的动态功耗。因此，为了进一步提高信噪比，同时避免过大的采样电容，采样噪声取消技术成为了新的研究热点。
现有文献中的噪声整形SAR ADC将量化噪声的积分与输入信号在比较器的输入端相加，所以需要多路输入的比较器，极大地增加了比较器的噪声。而且，随着噪声整形阶数的提高，比较器的噪声会越来越大(一种噪声整形SAR ADC以及一种SOC)。
发明内容
为了解决上述传统噪声整形逐次逼近模数转换器多输入比较器带来的功耗和噪声的问题，以及大采样电容带来的动态功耗的问题，本发明提出了一种使用采样噪声取消技术的三阶噪声整形逐次逼近模数转换器。本发明提出的结构使用电容堆叠的方式对电压进行相加，因此不需要多路输入的比较器，大大降低了比较器的噪声和功耗。而且只需要拓展堆叠电容的数量就可以容易地拓展噪声整形的阶数，提高了ADC的有效位数。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，包括第一电容阵列CDAC1、第二电容阵列CDAC2、采样噪声取消模块、三阶量化噪声积分器、比较器和逐次逼近逻辑电路；
第一采样开关阵列S2A的正端作为模数转换器的正输入端Vinp，负端连接至第一电容阵列CDAC1的下极板，第一电容阵列CDAC1下极板通过第一控制开关阵列SC1连接至第一端口VREFP、第二端口VREFN和第三端口VCM，第一电容阵列CDAC1上极板通过第一采样开关S1A连接至第三端口VCM，第一电容阵列CDAC1的上极板为第一电容阵列CDAC1的输出端，连接至采样噪声取消模块的正输入端V1+；
第二采样开关阵列S2B的正端作为模数转换器的负输入端Vinn，负端连接至第二电容阵列CDAC2的下极板，第二电容阵列CDAC2的下极板通过第二控制开关阵列SC2连接至第一端口VREFP、第二端口VREFN和第三端口VCM，第二电容阵列CDAC2的上极板通过第二采样开关S1B连接至第三端口VCM，第二电容阵列CDAC2的上极板为第二电容阵列CDAC2的输出端，连接至采样噪声取消模块的负输入端V1-；
采样噪声取消模块的正输入端V1+连接至第一电容阵列CDAC1的输出端，负输入端V1-连接至第二电容阵列CDAC2的输出端，正输出端V2+连接三阶量化噪声积分器的正输入端V3+，负输出端V2-连接三阶量化噪声积分器的负输入端V3-；
三阶量化噪声积分器的正输入端V3+连接采样噪声取消模块的正输出端V2+，负输入端V3-连接采样噪声取消模块的负输出端V2-，正输出端V4+连接比较器的正输入端V5+，负输出端V4+连接比较器的负输入端V5-；
比较器的正输入端V5+为第一输入端，连接三阶量化噪声积分器的正输出端，负输入端V5-为第二输入端，连接三阶量化噪声积分器的负输出端，时钟输入端为第三输入端，输出端连接至逐次逼近逻辑电路的第一输入端；
逐次逼近逻辑电路根据比较器输出结果和时钟信号输出数字信号Dout以及开关控制信号，第一输入端为比较器数据输入端，连接比较器的输出端，第二输入端为时钟输入端，第一输出端为数据输出端，输出数字信号Dout，第二输出端输出开关控制信号，连接至第一控制开关阵列SC1和第二控制开关阵列SC2。
进一步地，所述采样噪声取消模块包括采样噪声放大器OTA1、第一无源求和电容CC1P、第二无源求和电容CC1N、第一采样噪声采样电容CC2P、第二采样噪声采样电容CC2N、第一采样噪声采样开关SC1P、第二采样噪声采样开关SC1N、第三采样噪声采样开关SC4P、第四采样噪声采样开关SC4N、第一电荷共享开关SC2P、第二电荷共享开关SC2N、第三电荷共享开关SC3P、第四电荷共享开关SC3N，第三采样开关SS1P和第四采样开关SS1N；
采样噪声放大器OTA1的正输入端作为采样噪声取消模块的正输入端V1+，采样噪声放大器OTA1的正输入端连接至第一无源求和电容CC1P的上极板，并通过第一电荷共享开关SC2P连接至第一采样噪声采样电容CC2P的上极板，第一采样噪声采样电容CC2P的上极板通过第一采样噪声采样开关SC1P连接至采样噪声放大器OTA1的正输出端，第一无源求和电容CC1P的下极板作为采样噪声取消模块的正输出端V2+，通过第三电荷共享开关SC3P连接至第一采样噪声采样电容CC2P的下极板，采样噪声取消模块的正输出端通过第三采样开关SS1P连接至第三端口VCM，第一采样噪声采样电容CC2P的下极板通过第三采样噪声采样开关SC4P连接至第三端口VCM。
进一步地，采样噪声放大器OTA1的负输入端作为采样噪声取消模块的负输入端V1-，采样噪声放大器OTA1的负输入端连接至第二无源求和电容CC1N的上极板，并通过第二电荷共享开关SC2N连接至第二采样噪声采样电容CC2N的上极板，第二采样噪声采样电容CC2N的上极板通过第二采样噪声采样开关SC1N连接至采样噪声放大器OTA1的负输出端，第二无源求和电容CC1N的下极板作为采样噪声取消模块的负输出端V2-，并通过第四电荷共享开关SC3N连接至第二采样噪声采样电容CC2N的下极板，采样噪声取消模块的负输出端通过第四采样开关SS1N连接至第三端口VCM，第二采样噪声采样电容CC2N的下极板通过第四采样噪声采样开关SC4N连接至第三端口VCM。
进一步地，所述三阶量化噪声积分器包括第一放大器OTA2、第二放大器OTA3、第三放大器OTA4、第一量化噪声积分电容CINT1、第二量化噪声积分电容CINT2、第三量化噪声积分电容CINT3、第四量化噪声积分电容CINT4、第五量化噪声积分电容CINT5、第六量化噪声积分电容CINT6、第一负载电容CL1、第二负载电容CL2、第三负载电容CL3、第四负载电容CL4、第一求和开关SI1P、第二求和开关SI2P、第三求和开关SI3P、第四求和开关SI1N、第五求和开关SI2N、第六求和开关SI3N、第一积分开关SI4P、第二积分开关SI5P、第三积分开关SI6P、第四积分开关SI7P、第五积分开关SI8P、第六积分开关SI9P、第七积分开关SI10P、第八积分开关SI11P、第九积分开关SI12P、第十积分开关SI13P、第十一积分开关SI14P、第十二积分开关SI15P、第十三积分开关SI16P、第十四积分开关SI17P、第十五积分开关SI18P、第十六积分开关SI4N、第十七积分开关SI5N、第十八积分开关SI6N、第十九积分开关SI7N、第二十积分开关SI8N、第二十一积分开关SI9N、第二十二积分开关SI10N、第二十三积分开关SI11N、第二十四积分开关SI12N、第二十五积分开关SI13N、第二十六积分开关SI14N、第二十七积分开关SI15N、第二十八积分开关SI16N、第二十九积分开关SI17N、第三十积分开关SI18N；
第十六积分开关SI4N的正端作为三阶量化噪声积分器的正输入端V3+，连接至前述的采样噪声取消模块的正输出端V2+，并通过第一求和开关SI1P连接至第一量化噪声积分电容CINT1的上极板，第十六积分开关SI4N的负端连接至第一放大器OTA2的负输入端，第一量化噪声积分电容CINT1的上极板通过第二积分开关SI5P连接至第一放大器OTA2的正输入端，第一量化噪声积分电容CINT1的下极板通过第三积分开关SI6P连接至第一放大器OTA2的负输出端，并通过第二求和开关SI2P连接至第三量化噪声积分电容CINT3的上极板，第一放大器OTA2的负输出端通过第四积分开关SI7P连接至第一负载电容CL1的上极板，第一负载电容CL1的上极板和下极板分别通过第五积分开关SI8P和第六积分开关SI9P连接至第三端口VCM；第一负载电容CL1的下极板通过第七积分开关SI10P连接至第二放大器OTA3的正输入端，第三量化噪声积分电容CINT3的上极板通过第八积分开关SI11P连接至第二放大器OTA3的正输入端，第三量化噪声积分电容CINT3的下极板通过第九积分开关SI12P连接至第二放大器OTA3的负输出端，并通过第十积分开关SI13P连接至第五量化噪声积分电容CINT5的上极板，第二放大器OTA3的负输出端通过第十积分开关SI13P连接至第三负载电容CL3的上极板，第三负载电容CL3的上极板和下极板分别通过第十一积分开关SI14P和第十二积分开关SI15P连接至第三端口VCM；第三负载电容CL3的下极板通过第十三积分开关SI16P连接至第三放大器OTA4的正输入端，第五量化噪声积分电容CINT5的上极板通过第十四积分开关SI17P连接至第三放大器OTA4的正输入端，第十五积分开关SI18P的正端作为三阶量化噪声积分器的正输出端V4+，同时连接至第五量化噪声积分电容CINT5的下极板，第十五积分开关SI18P的负端连接至第三放大器OTA4的负输出端。
进一步地，第一积分开关SI4P的正端作为三阶量化噪声积分器的负输入端V3-连接至前述的采样噪声取消模块的负输出端V2-，并通过第四求和开关SI1N连接至第二量化噪声积分电容CINT2的上极板，第一积分开关SI4P的负端连接至第一放大器OTA2的正输入端，第二量化噪声积分电容CINT2的上极板通过第十七积分开关SI5N连接至第一放大器OTA2的负输入端，第二量化噪声积分电容CINT2的下极板通过第十八积分开关SI6N连接至第一放大器OTA2的正输出端，并通过第五求和开关SI2N连接至第四量化噪声积分电容CINT4的上极板，第一放大器OTA2的正输出端通过第十九积分开关SI7N连接至第二负载电容CL2的上极板，第二负载电容CL2的上极板和下极板分别通过第二十积分开关SI8N和第二十一积分开关SI9N连接至第三端口VCM；第二负载电容CL2的下极板通过第二十二积分开关SI10N连接至第二放大器OTA3的负输入端，第四量化噪声积分电容CINT4的上极板通过第二十三积分开关SI11N连接至第二放大器OTA3的负输入端，第四量化噪声积分电容CINT4的下极板通过第二十四积分开关SI12N连接至第二放大器OTA3的正输出端，并通过第二十五积分开关SI13N连接至第六量化噪声积分电容CINT6的上极板，第二放大器OTA3的正输出端通过第二十五积分开关SI13N连接至第四负载电容CL4的上极板，第四负载电容CL4的上极板和下极板分别通过第二十六积分开关SI14N和第二十七积分开关SI15N连接至第三端口VCM；第四负载电容CL4的下极板通过第二十八积分开关SI16N连接至第三放大器OTA4的负输入端，第六量化噪声积分电容CINT6的上极板通过第二十九积分开关SI17N连接至第三放大器OTA4的负输入端，第三十积分开关SI18N的正端作为三阶量化噪声积分器的负输出端V4-，同时连接至第六量化噪声积分电容CINT6的下极板，第三十积分开关SI18N的负端连接至第三放大器OTA4的正输出端。
进一步地，所述比较器包括第一NMOS管NM0、第二NMOS管NM1、第三NMOS管NM2、第四NMOS管NM3、第五NMOS管NM4、第六NMOS管NM5、第七NMOS管NM6、第一PMOS管PM0、第二PMOS管PM1、第三PMOS管PM2、第四PMOS管PM3、第五PMOS管PM4、第六PMOS管PM5、第七PMOS管PM6和第八PMOS管PM7；
第一NMOS管NM0的栅极作为比较器的正输入端V5+，源极连接第五NMOS管NM4的漏极，漏极连接第三NMOS管NM2的源极；第二NMOS管NM1的栅极作为比较器的负输入端V5-，源极连接NM4的漏极，漏极连接第四NMOS管NM3的源极；第三NMOS管NM2的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第二节点VOUTN，源极连接第一NMOS管NM0的漏极；第四NMOS管NM3的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第一节点VOUTP，源极连接第二NMOS管NM1的漏极；第五NMOS管NM4的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第一NMOS管NM0和第二NMOS管NM1的源极，源极连接地电平；第一PMOS管PM0的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第二节点VOUTN，源极连接电源电平VDD；第二PMOS管PM1的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第二节点VOUTN，源极连接电源电平VDD；第四PMOS管PM3的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第一节点VOUTP，源极连接电源电平VDD；第三PMOS管PM2的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第一节点VOUTP，源极连接电源电平VDD；第五PMOS管PM4的栅极连接时钟输入端CLK，漏极连接第三NMOS管NM2的源极和第一NMOS管NM0的漏极，源极连接电源电平VDD；第六PMOS管PM5的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第四NMOS管NM3的源极和第二NMOS管NM1的漏极，源极连接电源电平VDD；第七PMOS管PM6的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第三节点DATA+，源极连接电源电平VDD；第六NMOS管NM5的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第三节点DATA+，源极连接地电平；第八PMOS管PM7的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第四节点DATA-，源极连接电源电平VDD；第七NMOS管NM6的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第四节点DATA-，源极连接地电平；第四节点DATA-为比较器的输出端。
进一步地，第一电容阵列CDAC1和第二电容阵列CDAC2均为电容型数模转换器CDAC。
进一步地，第一采样开关阵列S2A和第二采样开关阵列S2B均为栅压自举采样开关阵列。
进一步地，第一控制开关阵列SC1和第二控制开关阵列SC2均为传输门开关阵列。
栅压自举采样开关和传输门开关为规范可查的名称，广泛用于模数转换器电路。
进一步地，第一端口VREFP、第二端口VREFN和第三端口VCM均为三阶噪声整形逐次逼近模数转换器的端口，分别连接到正参考电压、负参考电压和共模电平。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
通过积分电容对量化噪声的一阶、二阶和三阶积分结果进行无源相加，避免了多输入比较器的使用，降低了比较器的输入噪声和功耗；使用了采样噪声取消技术，降低了输入采样DAC的电容值，从而降低了DAC建立过程的动态功耗，而且，第一级积分器的积分电容与采样DAC电容大小相同，因此，降低了积分器的功耗。因此，本发明可以应用于低噪声高精度的模数转换应用，适用于高精度传感器。
附图说明
图1是本发明实施例中的三阶噪声整形逐次逼近模数转换器的结构示意图；
图2为本发明实施例中的采样噪声取消模块的电路结构图；
图3为本发明实施例中的三阶量化噪声积分器的电路结构图；
图4为本发明实施例中的比较器电路结构图；
图5为本发明实施例中的时序控制图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的具体实施进行详细说明。
实施例1：
一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，如图1所示，包括第一电容阵列CDAC1、第二电容阵列CDAC2、采样噪声取消模块、三阶量化噪声积分器、比较器和逐次逼近逻辑电路；
第一采样开关阵列S2A的正端作为模数转换器的正输入端Vinp，负端连接至第一电容阵列CDAC1的下极板，第一电容阵列CDAC1下极板通过第一控制开关阵列SC1连接至第一端口VREFP、第二端口VREFN和第三端口VCM，第一电容阵列CDAC1上极板通过第一采样开关S1A连接至第三端口VCM，第一电容阵列CDAC1的上极板为第一电容阵列CDAC1的输出端，连接至采样噪声取消模块的正输入端V1+；
第二采样开关阵列S2B的正端作为模数转换器的负输入端Vinn，负端连接至第二电容阵列CDAC2的下极板，第二电容阵列CDAC2的下极板通过第二控制开关阵列SC2连接至第一端口VREFP、第二端口VREFN和第三端口VCM，第二电容阵列CDAC2的上极板通过第二采样开关S1B连接至第三端口VCM，第二电容阵列CDAC2的上极板为第二电容阵列CDAC2的输出端，连接至采样噪声取消模块的负输入端V1-；
采样噪声取消模块的正输入端V1+连接至第一电容阵列CDAC1的输出端，负输入端V1-连接至第二电容阵列CDAC2的输出端，正输出端V2+连接三阶量化噪声积分器的正输入端V3+，负输出端V2-连接三阶量化噪声积分器的负输入端V3-；
三阶量化噪声积分器的正输入端V3+连接采样噪声取消模块的正输出端V2+，负输入端V3-连接采样噪声取消模块的负输出端V2-，正输出端V4+连接比较器的正输入端V5+，负输出端V4+连接比较器的负输入端V5-；
比较器的正输入端V5+为第一输入端，连接三阶量化噪声积分器的正输出端，负输入端V5-为第二输入端，连接三阶量化噪声积分器的负输出端，时钟输入端为第三输入端，输出端连接至逐次逼近逻辑电路的第一输入端；
逐次逼近逻辑电路根据比较器输出结果和时钟信号输出数字信号Dout以及开关控制信号，第一输入端为比较器数据输入端，连接比较器的输出端，第二输入端为时钟输入端，第一输出端为数据输出端，输出数字信号Dout，第二输出端输出开关控制信号，连接至第一控制开关阵列SC1和第二控制开关阵列SC2。
如图2所示，所述采样噪声取消模块包括采样噪声放大器OTA1、第一无源求和电容CC1P、第二无源求和电容CC1N、第一采样噪声采样电容CC2P、第二采样噪声采样电容CC2N、第一采样噪声采样开关SC1P、第二采样噪声采样开关SC1N、第三采样噪声采样开关SC4P、第四采样噪声采样开关SC4N、第一电荷共享开关SC2P、第二电荷共享开关SC2N、第三电荷共享开关SC3P、第四电荷共享开关SC3N，第三采样开关SS1P和第四采样开关SS1N；
采样噪声放大器OTA1的正输入端作为采样噪声取消模块的正输入端V1+，采样噪声放大器OTA1的正输入端连接至第一无源求和电容CC1P的上极板，并通过第一电荷共享开关SC2P连接至第一采样噪声采样电容CC2P的上极板，第一采样噪声采样电容CC2P的上极板通过第一采样噪声采样开关SC1P连接至采样噪声放大器OTA1的正输出端，第一无源求和电容CC1P的下极板作为采样噪声取消模块的正输出端V2+，通过第三电荷共享开关SC3P连接至第一采样噪声采样电容CC2P的下极板，采样噪声取消模块的正输出端通过第三采样开关SS1P连接至第三端口VCM，第一采样噪声采样电容CC2P的下极板通过第三采样噪声采样开关SC4P连接至第三端口VCM。
采样噪声放大器OTA1的负输入端作为采样噪声取消模块的负输入端V1-，采样噪声放大器OTA1的负输入端连接至第二无源求和电容CC1N的上极板，并通过第二电荷共享开关SC2N连接至第二采样噪声采样电容CC2N的上极板，第二采样噪声采样电容CC2N的上极板通过第二采样噪声采样开关SC1N连接至采样噪声放大器OTA1的负输出端，第二无源求和电容CC1N的下极板作为采样噪声取消模块的负输出端V2-，并通过第四电荷共享开关SC3N连接至第二采样噪声采样电容CC2N的下极板，采样噪声取消模块的负输出端通过第四采样开关SS1N连接至第三端口VCM，第二采样噪声采样电容CC2N的下极板通过第四采样噪声采样开关SC4N连接至第三端口VCM。
如图3所示，所述三阶量化噪声积分器包括第一放大器OTA2、第二放大器OTA3、第三放大器OTA4、第一量化噪声积分电容CINT1、第二量化噪声积分电容CINT2、第三量化噪声积分电容CINT3、第四量化噪声积分电容CINT4、第五量化噪声积分电容CINT5、第六量化噪声积分电容CINT6、第一负载电容CL1、第二负载电容CL2、第三负载电容CL3、第四负载电容CL4、第一求和开关SI1P、第二求和开关SI2P、第三求和开关SI3P、第四求和开关SI1N、第五求和开关SI2N、第六求和开关SI3N、第一积分开关SI4P、第二积分开关SI5P、第三积分开关SI6P、第四积分开关SI7P、第五积分开关SI8P、第六积分开关SI9P、第七积分开关SI10P、第八积分开关SI11P、第九积分开关SI12P、第十积分开关SI13P、第十一积分开关SI14P、第十二积分开关SI15P、第十三积分开关SI16P、第十四积分开关SI17P、第十五积分开关SI18P、第十六积分开关SI4N、第十七积分开关SI5N、第十八积分开关SI6N、第十九积分开关SI7N、第二十积分开关SI8N、第二十一积分开关SI9N、第二十二积分开关SI10N、第二十三积分开关SI11N、第二十四积分开关SI12N、第二十五积分开关SI13N、第二十六积分开关SI14N、第二十七积分开关SI15N、第二十八积分开关SI16N、第二十九积分开关SI17N、第三十积分开关SI18N；
第十六积分开关SI4N的正端作为三阶量化噪声积分器的正输入端V3+，连接至前述的采样噪声取消模块的正输出端V2+，并通过第一求和开关SI1P连接至第一量化噪声积分电容CINT1的上极板，第十六积分开关SI4N的负端连接至第一放大器OTA2的负输入端，第一量化噪声积分电容CINT1的上极板通过第二积分开关SI5P连接至第一放大器OTA2的正输入端，第一量化噪声积分电容CINT1的下极板通过第三积分开关SI6P连接至第一放大器OTA2的负输出端，并通过第二求和开关SI2P连接至第三量化噪声积分电容CINT3的上极板，第一放大器OTA2的负输出端通过第四积分开关SI7P连接至第一负载电容CL1的上极板，第一负载电容CL1的上极板和下极板分别通过第五积分开关SI8P和第六积分开关SI9P连接至第三端口VCM；第一负载电容CL1的下极板通过第七积分开关SI10P连接至第二放大器OTA3的正输入端，第三量化噪声积分电容CINT3的上极板通过第八积分开关SI11P连接至第二放大器OTA3的正输入端，第三量化噪声积分电容CINT3的下极板通过第九积分开关SI12P连接至第二放大器OTA3的负输出端，并通过第十积分开关SI13P连接至第五量化噪声积分电容CINT5的上极板，第二放大器OTA3的负输出端通过第十积分开关SI13P连接至第三负载电容CL3的上极板，第三负载电容CL3的上极板和下极板分别通过第十一积分开关SI14P和第十二积分开关SI15P连接至第三端口VCM；第三负载电容CL3的下极板通过第十三积分开关SI16P连接至第三放大器OTA4的正输入端，第五量化噪声积分电容CINT5的上极板通过第十四积分开关SI17P连接至第三放大器OTA4的正输入端，第十五积分开关SI18P的正端作为三阶量化噪声积分器的正输出端V4+，同时连接至第五量化噪声积分电容CINT5的下极板，第十五积分开关SI18P的负端连接至第三放大器OTA4的负输出端。
第一积分开关SI4P的正端作为三阶量化噪声积分器的负输入端V3-连接至前述的采样噪声取消模块的负输出端V2-，并通过第四求和开关SI1N连接至第二量化噪声积分电容CINT2的上极板，第一积分开关SI4P的负端连接至第一放大器OTA2的正输入端，第二量化噪声积分电容CINT2的上极板通过第十七积分开关SI5N连接至第一放大器OTA2的负输入端，第二量化噪声积分电容CINT2的下极板通过第十八积分开关SI6N连接至第一放大器OTA2的正输出端，并通过第五求和开关SI2N连接至第四量化噪声积分电容CINT4的上极板，第一放大器OTA2的正输出端通过第十九积分开关SI7N连接至第二负载电容CL2的上极板，第二负载电容CL2的上极板和下极板分别通过第二十积分开关SI8N和第二十一积分开关SI9N连接至第三端口VCM；第二负载电容CL2的下极板通过第二十二积分开关SI10N连接至第二放大器OTA3的负输入端，第四量化噪声积分电容CINT4的上极板通过第二十三积分开关SI11N连接至第二放大器OTA3的负输入端，第四量化噪声积分电容CINT4的下极板通过第二十四积分开关SI12N连接至第二放大器OTA3的正输出端，并通过第二十五积分开关SI13N连接至第六量化噪声积分电容CINT6的上极板，第二放大器OTA3的正输出端通过第二十五积分开关SI13N连接至第四负载电容CL4的上极板，第四负载电容CL4的上极板和下极板分别通过第二十六积分开关SI14N和第二十七积分开关SI15N连接至第三端口VCM；第四负载电容CL4的下极板通过第二十八积分开关SI16N连接至第三放大器OTA4的负输入端，第六量化噪声积分电容CINT6的上极板通过第二十九积分开关SI17N连接至第三放大器OTA4的负输入端，第三十积分开关SI18N的正端作为三阶量化噪声积分器的负输出端V4-，同时连接至第六量化噪声积分电容CINT6的下极板，第三十积分开关SI18N的负端连接至第三放大器OTA4的正输出端。
如图4所示，所述比较器包括第一NMOS管NM0、第二NMOS管NM1、第三NMOS管NM2、第四NMOS管NM3、第五NMOS管NM4、第六NMOS管NM5、第七NMOS管NM6、第一PMOS管PM0、第二PMOS管PM1、第三PMOS管PM2、第四PMOS管PM3、第五PMOS管PM4、第六PMOS管PM5、第七PMOS管PM6和第八PMOS管PM7；
第一NMOS管NM0的栅极作为比较器的正输入端V5+，源极连接第五NMOS管NM4的漏极，漏极连接第三NMOS管NM2的源极；第二NMOS管NM1的栅极作为比较器的负输入端V5-，源极连接NM4的漏极，漏极连接第四NMOS管NM3的源极；第三NMOS管NM2的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第二节点VOUTN，源极连接第一NMOS管NM0的漏极；第四NMOS管NM3的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第一节点VOUTP，源极连接第二NMOS管NM1的漏极；第五NMOS管NM4的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第一NMOS管NM0和第二NMOS管NM1的源极，源极连接地电平；第一PMOS管PM0的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第二节点VOUTN，源极连接电源电平VDD；第二PMOS管PM1的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第二节点VOUTN，源极连接电源电平VDD；第四PMOS管PM3的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第一节点VOUTP，源极连接电源电平VDD；第三PMOS管PM2的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第一节点VOUTP，源极连接电源电平VDD；第五PMOS管PM4的栅极连接时钟输入端CLK，漏极连接第三NMOS管NM2的源极和第一NMOS管NM0的漏极，源极连接电源电平VDD；第六PMOS管PM5的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第四NMOS管NM3的源极和第二NMOS管NM1的漏极，源极连接电源电平VDD；第七PMOS管PM6的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第三节点DATA+，源极连接电源电平VDD；第六NMOS管NM5的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第三节点DATA+，源极连接地电平；第八PMOS管PM7的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第四节点DATA-，源极连接电源电平VDD；第七NMOS管NM6的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第四节点DATA-，源极连接地电平；第四节点DATA-为比较器的输出端。
本实施例中，第一电容阵列CDAC1和第二电容阵列CDAC2均为电容型数模转换器CDAC。
本实施例中，第一采样开关阵列S2A和第二采样开关阵列S2B均为栅压自举采样开关阵列。
本实施例中，第一控制开关阵列SC1和第二控制开关阵列SC2均为传输门开关阵列。
栅压自举采样开关和传输门开关为规范可查的名称，广泛用于模数转换器电路。
第一端口VREFP、第二端口VREFN和第三端口VCM均为三阶噪声整形逐次逼近模数转换器的端口，分别连接到正参考电压、负参考电压和共模电平。
如图5所示，所述一种使用采样噪声取消技术的三阶噪声整形逐次逼近模数转换器的工作原理如下：
在第K个转换周期，首先进入采样阶段，第一采样开关控制时钟ΦS1和第一采样开关控制时钟ΦS2变为高电平，第一采样开关阵列S2A、第二采样开关阵列S2B、第一采样开关S1A、第二采样开关S1B、第三采样开关SS1P和第四采样开关SS1N闭合，正输入端Vinp和负输入端Vinn的输入信号被采样到第一电容阵列CDAC1和第二电容阵列CDAC2；
采样完成后，第一采样开关控制时钟ΦS1变为低电平，第一采样开关控制时钟ΦS2仍然保持高电平，第一采样开关S1A、第二采样开关S1B、第三采样开关SS1P和第四采样开关SS1N断开，采样噪声在第一电容阵列CDAC1和第二电容阵列CDAC2上保持不变；
当第一采样开关控制时钟ΦS2变为低电平时，第一采样开关阵列S2A、第二采样开关阵列S2B、第一采样噪声采样开关SC1P、第二采样噪声采样开关SC1N、第三采样噪声采样开关SC4P和第四采样噪声采样开关SC4N断开，此时第一采样噪声采样电容CC2P和第二采样噪声采样电容CC2N上保持的电压即为经过采样噪声放大器OTA1放大过后的采样噪声电压；
第一采样开关控制时钟ΦS2变为低电平之后，转换周期的时钟ΦCOV变为高电平，第一电荷共享开关SC2P、第二电荷共享开关SC2N、第三电荷共享开关SC3P、第四电荷共享开关SC3N、第一求和开关SI1P、第二求和开关SI2P、第三求和开关SI3P、第四求和开关SI1N、第五求和开关SI2N和第六求和开关SI3N闭合，第一采样噪声采样电容CC2P和第二采样噪声采样电容CC2N上保持的电荷与第一无源求和电容CC1P和第二无源求和电容CC1N进行了电荷共享，采样噪声取消模块的输出电压等于采样噪声取消模块的输入电压减去采样噪声，即输入信号。
第一量化噪声积分电容CINT1、第二量化噪声积分电容CINT2、第三量化噪声积分电容CINT3、第四量化噪声积分电容CINT4、第五量化噪声积分电容CINT5和第六量化噪声积分电容CINT6上的电压为第K-1个转换周期的量化噪声的一阶、二阶和三阶积分值，经过电容的堆叠实现无源求和计算，因此，三阶量化噪声积分器的输出电压为第K个转换周期采样的输入信号加第K-1个转换周期量化噪声的一阶、二阶和三阶积分值；在转换周期的时钟ΦCOV为高电平的时间内，比较器控制时钟ΦCLK上升沿触发比较器进行比较，模数转换器进行转换，并将比较器的比较结果存储为数字输出Dout；
转换完成后，转换完成信号ΦEOC变为高电平，转换周期的时钟ΦCOV变为低电平，第一电荷共享开关SC2P、第二电荷共享开关SC2N、第三电荷共享开关SC3P、第四电荷共享开关SC3N、第一求和开关SI1P、第二求和开关SI2P、第三求和开关SI3P、第四求和开关SI1N、第五求和开关SI2N和第六求和开关SI3N断开，一个时钟周期之后第一级积分时钟ΦINT1变为高电平，第一积分开关SI4P、第二积分开关SI5P、第三积分开关SI6P、第四积分开关SI7P、第十六积分开关SI4N、第十七积分开关SI5N、第十八积分开关SI6N、第十九积分开关SI7N、第六积分开关SI9P和第二十一积分开关SI9N闭合，对模数转换器的量化噪声进行一阶积分；
一阶积分完成后，第一级积分时钟ΦINT1变为低电平，第一积分开关SI4P、第二积分开关SI5P、第三积分开关SI6P、第四积分开关SI7P、第十六积分开关SI4N、第十七积分开关SI5N、第十八积分开关SI6N、第十九积分开关SI7N、第六积分开关SI9P和第二十一积分开关SI9N断开，第二级积分时钟ΦINT2变为高电平，第五积分开关SI8P、第二十积分开关SI8N、第七积分开关SI10P、第八积分开关SI11P、第九积分开关SI12P、第十积分开关SI13P、第二十二积分开关SI10N、第二十三积分开关SI11N、第二十四积分开关SI12N、第二十五积分开关SI13N、第十二积分开关SI15P和第二十七积分开关SI15N闭合，对模数转换器的量化噪声进行二阶积分；
二阶积分完成后，第二级积分时钟ΦINT2变为低电平，第一积分开关SI4P、第二积分开关SI5P、第三积分开关SI6P、第四积分开关SI7P、第十六积分开关SI4N、第十七积分开关SI5N、第十八积分开关SI6N、第十九积分开关SI7N、第六积分开关SI9P和第二十一积分开关SI9N断开，第三级积分时钟ΦINT3变为高电平，第十一积分开关SI14P、第二十六积分开关SI14N、第十三积分开关SI16P、第十四积分开关SI17P、第十五积分开关SI18P、第二十八积分开关SI16N、第二十九积分开关SI17N和第三十积分开关SI18N闭合，对模数转换器的量化噪声进行三阶积分，积分完成后第十一积分开关SI14P、第二十六积分开关SI14N、第十三积分开关SI16P、第十四积分开关SI17P、第十五积分开关SI18P、第二十八积分开关SI16N、第二十九积分开关SI17N和第三十积分开关SI18N断开，三阶量化噪声积分完成。
系统的噪声传递函数为(1-z-1)3，模数转换器的量化噪声被高通滤波器整形到高频，带内量化噪声被抑制，提高了信噪比。z为离散信号处理里面的概念，z-1表示对数字序列延时一个时钟周期，这里的噪声传递函数是一个高通滤波器。
本实施例中，各元件的参数如下：
第一电容阵列CDAC1和第二电容阵列CDAC2的电容值为0.6皮法；采样噪声放大器OTA1增益为6；第一无源求和电容CC1P、第二无源求和电容CC1N电容值为2.5皮法；第一采样噪声采样电容CC2P、第二采样噪声采样电容CC2N电容值为0.5皮法；第一放大器OTA2、第二放大器OTA3、第三放大器OTA4的增益为1000，第一量化噪声积分电容CINT1、第二量化噪声积分电容CINT2电容值为0.5皮法；第三量化噪声积分电容CINT3、第四量化噪声积分电容CINT4、第五量化噪声积分电容CINT5、第六量化噪声积分电容CINT6、第一负载电容CL1、第二负载电容CL2、第三负载电容CL3、第四负载电容CL4电容值为0.6皮法。
本实施例的ADC实验结果为：在5兆次每秒的采样率下，仿真得到的信噪比SNDR为84.4dB，有效位数为14.4位。
实施例2：本实施例中，各元件的参数如下：
第一电容阵列CDAC1和第二电容阵列CDAC2的电容值为0.6皮法；采样噪声放大器OTA1增益为6；第一无源求和电容CC1P、第二无源求和电容CC1N电容值为1皮法；第一采样噪声采样电容CC2P、第二采样噪声采样电容CC2N电容值为0.2皮法；第一放大器OTA2、第二放大器OTA3、第三放大器OTA4的增益为1000，第一量化噪声积分电容CINT1、第二量化噪声积分电容CINT2电容值为0.4皮法；第三量化噪声积分电容CINT3、第四量化噪声积分电容CINT4、第五量化噪声积分电容CINT5、第六量化噪声积分电容CINT6、第一负载电容CL1、第二负载电容CL2、第三负载电容CL3、第四负载电容CL4电容值为0.6皮法。
本实施例的ADC实验结果为：在5兆次每秒的采样率下，仿真得到的信噪比SNDR为85.3dB，有效位数为13.9位。
实施例2：本实施例中，各元件的参数如下：
第一电容阵列CDAC1和第二电容阵列CDAC2的电容值为0.6皮法；采样噪声放大器OTA1增益为6；第一无源求和电容CC1P、第二无源求和电容CC1N电容值为1皮法；第一采样噪声采样电容CC2P、第二采样噪声采样电容CC2N电容值为0.2皮法；第一放大器OTA2的增益为100、第二放大器OTA3、第三放大器OTA4的增益为20，第一量化噪声积分电容CINT1、第二量化噪声积分电容CINT2电容值为0.4皮法；第三量化噪声积分电容CINT3、第四量化噪声积分电容CINT4、第五量化噪声积分电容CINT5、第六量化噪声积分电容CINT6、第一负载电容CL1、第二负载电容CL2、第三负载电容CL3、第四负载电容CL4电容值为0.6皮法。
本实施例的ADC实验结果为：在5兆次每秒的采样率下，仿真得到的信噪比SNDR为84dB，有效位数为13.7位。
以上三个实施例表明：第一，本发明可以实现三阶的噪声整形，大大提高ADC的有效位数。第二，由于使用闭环的量化噪声积分器，ADC的性能对第一放大器OTA2、第二放大器OTA3、第三放大器OTA4的增益变化不敏感。第三，ADC可以通过采样噪声取消模块消除采样噪声对ADC有效位数的限制。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，其特征在于，包括第一电容阵列CDAC1、第二电容阵列CDAC2、采样噪声取消模块、三阶量化噪声积分器、比较器和逐次逼近逻辑电路；
第一采样开关阵列S2A的正端作为模数转换器的正输入端Vinp，负端连接至第一电容阵列CDAC1的下极板，第一电容阵列CDAC1下极板通过第一控制开关阵列SC1连接至第一端口VREFP、第二端口VREFN和第三端口VCM，第一电容阵列CDAC1上极板通过第一采样开关S1A连接至第三端口VCM，第一电容阵列CDAC1的上极板为第一电容阵列CDAC1的输出端，连接至采样噪声取消模块的正输入端V1+；
第二采样开关阵列S2B的正端作为模数转换器的负输入端Vinn，负端连接至第二电容阵列CDAC2的下极板，第二电容阵列CDAC2的下极板通过第二控制开关阵列SC2连接至第一端口VREFP、第二端口VREFN和第三端口VCM，第二电容阵列CDAC2的上极板通过第二采样开关S1B连接至第三端口VCM，第二电容阵列CDAC2的上极板为第二电容阵列CDAC2的输出端，连接至采样噪声取消模块的负输入端V1-；
采样噪声取消模块的正输入端V1+连接至第一电容阵列CDAC1的输出端，负输入端V1-连接至第二电容阵列CDAC2的输出端，正输出端V2+连接三阶量化噪声积分器的正输入端V3+，负输出端V2-连接三阶量化噪声积分器的负输入端V3-；
三阶量化噪声积分器的正输入端V3+连接采样噪声取消模块的正输出端V2+，负输入端V3-连接采样噪声取消模块的负输出端V2-，正输出端V4+连接比较器的正输入端V5+，负输出端V4+连接比较器的负输入端V5-；
比较器的正输入端V5+为第一输入端，连接三阶量化噪声积分器的正输出端，负输入端V5-为第二输入端，连接三阶量化噪声积分器的负输出端，时钟输入端为第三输入端，输出端连接至逐次逼近逻辑电路的第一输入端；
逐次逼近逻辑电路根据比较器输出结果和时钟信号输出数字信号Dout以及开关控制信号，第一输入端为比较器数据输入端，连接比较器的输出端，第二输入端为时钟输入端，第一输出端为数据输出端，输出数字信号Dout，第二输出端输出开关控制信号，连接至第一控制开关阵列SC1和第二控制开关阵列SC2。
2.根据权利要求1所述的一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述采样噪声取消模块包括采样噪声放大器OTA1、第一无源求和电容CC1P、第二无源求和电容CC1N、第一采样噪声采样电容CC2P、第二采样噪声采样电容CC2N、第一采样噪声采样开关SC1P、第二采样噪声采样开关SC1N、第三采样噪声采样开关SC4P、第四采样噪声采样开关SC4N、第一电荷共享开关SC2P、第二电荷共享开关SC2N、第三电荷共享开关SC3P、第四电荷共享开关SC3N，第三采样开关SS1P和第四采样开关SS1N；
采样噪声放大器OTA1的正输入端作为采样噪声取消模块的正输入端V1+，采样噪声放大器OTA1的正输入端连接至第一无源求和电容CC1P的上极板，并通过第一电荷共享开关SC2P连接至第一采样噪声采样电容CC2P的上极板，第一采样噪声采样电容CC2P的上极板通过第一采样噪声采样开关SC1P连接至采样噪声放大器OTA1的正输出端，第一无源求和电容CC1P的下极板作为采样噪声取消模块的正输出端V2+，通过第三电荷共享开关SC3P连接至第一采样噪声采样电容CC2P的下极板，采样噪声取消模块的正输出端通过第三采样开关SS1P连接至第三端口VCM，第一采样噪声采样电容CC2P的下极板通过第三采样噪声采样开关SC4P连接至第三端口VCM。
3.根据权利要求2所述的一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，其特征在于，采样噪声放大器OTA1的负输入端作为采样噪声取消模块的负输入端V1-，采样噪声放大器OTA1的负输入端连接至第二无源求和电容CC1N的上极板，并通过第二电荷共享开关SC2N连接至第二采样噪声采样电容CC2N的上极板，第二采样噪声采样电容CC2N的上极板通过第二采样噪声采样开关SC1N连接至采样噪声放大器OTA1的负输出端，第二无源求和电容CC1N的下极板作为采样噪声取消模块的负输出端V2-，并通过第四电荷共享开关SC3N连接至第二采样噪声采样电容CC2N的下极板，采样噪声取消模块的负输出端通过第四采样开关SS1N连接至第三端口VCM，第二采样噪声采样电容CC2N的下极板通过第四采样噪声采样开关SC4N连接至第三端口VCM。
4.根据权利要求1所述的一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述三阶量化噪声积分器包括第一放大器OTA2、第二放大器OTA3、第三放大器OTA4、第一量化噪声积分电容CINT1、第二量化噪声积分电容CINT2、第三量化噪声积分电容CINT3、第四量化噪声积分电容CINT4、第五量化噪声积分电容CINT5、第六量化噪声积分电容CINT6、第一负载电容CL1、第二负载电容CL2、第三负载电容CL3、第四负载电容CL4、第一求和开关SI1P、第二求和开关SI2P、第三求和开关SI3P、第四求和开关SI1N、第五求和开关SI2N、第六求和开关SI3N、第一积分开关SI4P、第二积分开关SI5P、第三积分开关SI6P、第四积分开关SI7P、第五积分开关SI8P、第六积分开关SI9P、第七积分开关SI10P、第八积分开关SI11P、第九积分开关SI12P、第十积分开关SI13P、第十一积分开关SI14P、第十二积分开关SI15P、第十三积分开关SI16P、第十四积分开关SI17P、第十五积分开关SI18P、第十六积分开关SI4N、第十七积分开关SI5N、第十八积分开关SI6N、第十九积分开关SI7N、第二十积分开关SI8N、第二十一积分开关SI9N、第二十二积分开关SI10N、第二十三积分开关SI11N、第二十四积分开关SI12N、第二十五积分开关SI13N、第二十六积分开关SI14N、第二十七积分开关SI15N、第二十八积分开关SI16N、第二十九积分开关SI17N、第三十积分开关SI18N；
第十六积分开关SI4N的正端作为三阶量化噪声积分器的正输入端V3+，连接至前述的采样噪声取消模块的正输出端V2+，并通过第一求和开关SI1P连接至第一量化噪声积分电容CINT1的上极板，第十六积分开关SI4N的负端连接至第一放大器OTA2的负输入端，第一量化噪声积分电容CINT1的上极板通过第二积分开关SI5P连接至第一放大器OTA2的正输入端，第一量化噪声积分电容CINT1的下极板通过第三积分开关SI6P连接至第一放大器OTA2的负输出端，并通过第二求和开关SI2P连接至第三量化噪声积分电容CINT3的上极板，第一放大器OTA2的负输出端通过第四积分开关SI7P连接至第一负载电容CL1的上极板，第一负载电容CL1的上极板和下极板分别通过第五积分开关SI8P和第六积分开关SI9P连接至第三端口VCM；第一负载电容CL1的下极板通过第七积分开关SI10P连接至第二放大器OTA3的正输入端，第三量化噪声积分电容CINT3的上极板通过第八积分开关SI11P连接至第二放大器OTA3的正输入端，第三量化噪声积分电容CINT3的下极板通过第九积分开关SI12P连接至第二放大器OTA3的负输出端，并通过第十积分开关SI13P连接至第五量化噪声积分电容CINT5的上极板，第二放大器OTA3的负输出端通过第十积分开关SI13P连接至第三负载电容CL3的上极板，第三负载电容CL3的上极板和下极板分别通过第十一积分开关SI14P和第十二积分开关SI15P连接至第三端口VCM；第三负载电容CL3的下极板通过第十三积分开关SI16P连接至第三放大器OTA4的正输入端，第五量化噪声积分电容CINT5的上极板通过第十四积分开关SI17P连接至第三放大器OTA4的正输入端，第十五积分开关SI18P的正端作为三阶量化噪声积分器的正输出端V4+，同时连接至第五量化噪声积分电容CINT5的下极板，第十五积分开关SI18P的负端连接至第三放大器OTA4的负输出端。
5.根据权利要求4所述的一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，其特征在于，第一积分开关SI4P的正端作为三阶量化噪声积分器的负输入端V3-连接至前述的采样噪声取消模块的负输出端V2-，并通过第四求和开关SI1N连接至第二量化噪声积分电容CINT2的上极板，第一积分开关SI4P的负端连接至第一放大器OTA2的正输入端，第二量化噪声积分电容CINT2的上极板通过第十七积分开关SI5N连接至第一放大器OTA2的负输入端，第二量化噪声积分电容CINT2的下极板通过第十八积分开关SI6N连接至第一放大器OTA2的正输出端，并通过第五求和开关SI2N连接至第四量化噪声积分电容CINT4的上极板，第一放大器OTA2的正输出端通过第十九积分开关SI7N连接至第二负载电容CL2的上极板，第二负载电容CL2的上极板和下极板分别通过第二十积分开关SI8N和第二十一积分开关SI9N连接至第三端口VCM；第二负载电容CL2的下极板通过第二十二积分开关SI10N连接至第二放大器OTA3的负输入端，第四量化噪声积分电容CINT4的上极板通过第二十三积分开关SI11N连接至第二放大器OTA3的负输入端，第四量化噪声积分电容CINT4的下极板通过第二十四积分开关SI12N连接至第二放大器OTA3的正输出端，并通过第二十五积分开关SI13N连接至第六量化噪声积分电容CINT6的上极板，第二放大器OTA3的正输出端通过第二十五积分开关SI13N连接至第四负载电容CL4的上极板，第四负载电容CL4的上极板和下极板分别通过第二十六积分开关SI14N和第二十七积分开关SI15N连接至第三端口VCM；第四负载电容CL4的下极板通过第二十八积分开关SI16N连接至第三放大器OTA4的负输入端，第六量化噪声积分电容CINT6的上极板通过第二十九积分开关SI17N连接至第三放大器OTA4的负输入端，第三十积分开关SI18N的正端作为三阶量化噪声积分器的负输出端V4-，同时连接至第六量化噪声积分电容CINT6的下极板，第三十积分开关SI18N的负端连接至第三放大器OTA4的正输出端。
6.根据权利要求1所述的一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述比较器包括第一NMOS管NM0、第二NMOS管NM1、第三NMOS管NM2、第四NMOS管NM3、第五NMOS管NM4、第六NMOS管NM5、第七NMOS管NM6、第一PMOS管PM0、第二PMOS管PM1、第三PMOS管PM2、第四PMOS管PM3、第五PMOS管PM4、第六PMOS管PM5、第七PMOS管PM6和第八PMOS管PM7；
第一NMOS管NM0的栅极作为比较器的正输入端V5+，源极连接第五NMOS管NM4的漏极，漏极连接第三NMOS管NM2的源极；第二NMOS管NM1的栅极作为比较器的负输入端V5-，源极连接NM4的漏极，漏极连接第四NMOS管NM3的源极；第三NMOS管NM2的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第二节点VOUTN，源极连接第一NMOS管NM0的漏极；第四NMOS管NM3的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第一节点VOUTP，源极连接第二NMOS管NM1的漏极；第五NMOS管NM4的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第一NMOS管NM0和第二NMOS管NM1的源极，源极连接地电平；第一PMOS管PM0的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第二节点VOUTN，源极连接电源电平VDD；第二PMOS管PM1的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第二节点VOUTN，源极连接电源电平VDD；第四PMOS管PM3的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第一节点VOUTP，源极连接电源电平VDD；第三PMOS管PM2的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第一节点VOUTP，源极连接电源电平VDD；第五PMOS管PM4的栅极连接时钟输入端CLK，漏极连接第三NMOS管NM2的源极和第一NMOS管NM0的漏极，源极连接电源电平VDD；第六PMOS管PM5的栅极连接时钟信号输入端CLK，漏极连接第四NMOS管NM3的源极和第二NMOS管NM1的漏极，源极连接电源电平VDD；第七PMOS管PM6的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第三节点DATA+，源极连接电源电平VDD；第六NMOS管NM5的栅极连接第二节点VOUTN，漏极连接第三节点DATA+，源极连接地电平；第八PMOS管PM7的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第四节点DATA-，源极连接电源电平VDD；第七NMOS管NM6的栅极连接第一节点VOUTP，漏极连接第四节点DATA-，源极连接地电平；第四节点DATA-为比较器的输出端。
7.根据权利要求1所述的一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，其特征在于，第一电容阵列CDAC1和第二电容阵列CDAC2均为电容型数模转换器CDAC。
8.根据权利要求1所述的一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，其特征在于，第一采样开关阵列S2A和第二采样开关阵列S2B均为栅压自举采样开关阵列。
9.根据权利要求1所述的一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，其特征在于，第一控制开关阵列SC1和第二控制开关阵列SC2均为传输门开关阵列；
栅压自举采样开关和传输门开关为规范可查的名称，广泛用于模数转换器电路。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器，其特征在于，第一端口VREFP、第二端口VREFN和第三端口VCM均为三阶噪声整形逐次逼近模数转换器的端口，分别连接到正参考电压、负参考电压和共模电平。
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