触摸屏控制器芯片中的高精度低功耗ADC设计(2)

来源：未知　作者：王月宝　责任编辑：admin　发表时间:2018-11-02 11:30　

核心提示：版图设计时，为了消除介电松弛对转换精度的影响，消除电荷扩散和介电极化效应，减少噪声干扰，电容上极板上会加静电屏蔽层，并接地。为了消除衬底噪声，将电容做在阱里，阱接地。电容阵列极板和屏蔽层或阱间形成的

版图设计时，为了消除介电松弛对转换精度的影响，消除电荷扩散和介电极化效应，减少噪声干扰，电容上极板上会加静电屏蔽层，并接地。为了消除衬底噪声，将电容做在阱里，阱接地。电容阵列极板和屏蔽层或阱间形成的寄生电容，使电路中耦合电容两极板地的寄生电容值增大，使得在确定耦合电容值时，必须考虑寄生电容的影响。

DAC级间耦合电容值的优化设计

图1中CP1、CP2分别为A、B两点到地的寄生电容。转换过程中A、B电荷守恒，于是可得：

C1、C2分别为低权位和高权位子DAC的总容值;CO1和CO2分别是低权位和高权位子DAC的单位容值;K=8，M=4。解方程组，得到输出电压为：

由电路参数可知:C02=4C，C01=2-2C=2-4C02，所以：

以高权位DAC为基准，输出应有如下表达式：

比较式(4)和式(5)，可得：

分析耦合电容公式(6)可知，耦合电容大小与低权位寄生电容有关，而与高权位寄生电容无关。高权位DAC的寄生电容不影响高低权位间的比例关系，只影响最终输出电压的绝对值。从输出表达式(5)中可以看到，高权位寄生电容出现在分母中，它会使输出绝对值变小，所以应该尽量减小高权位寄生电容值。低权位寄生电容也会使输出绝对值变小，但这个影响很小，和高权位寄生电容的影响相比，几乎可以忽略不计。根据(6)式，低权位寄生电容出现在耦合电容表达式的分子上，所以低权位寄生电容越大，耦合电容值也越大，通过增大耦合电容值就可以消除低权位寄生电容的影响。

寄生电容通常由电容极板和屏蔽层或阱形成，因此寄生容值和高低权位寄生电容大小有关系。所以，为了减小高权位寄生电容对输出电压的影响，在版图设计时，应尽量减小寄生。

综合考虑输入电容要求及电容匹配精度后，选取做在N阱里的双poly电容。单位电容取为400fF ,权位电容采用单位电容并联结构，以提高匹配性。采取中心对称布局，电容上覆盖metal2作静电屏蔽层;N阱和metal2均接地。寄生电容主要包括电容上极板和metal2之间、走线与metal2之间的寄生电容等。虽然高4位子DAC的寄生电容不影响权位间比例关系，但它会使输出电压值降低，以致需要更高精度的比较器。所以将覆盖在高4位子DAC电容上的metal2开孔，减小其寄生容值。(责任编辑：admin)

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