低功耗高精度ADC设计在触摸屏控制器中的应用

"触摸屏控制器芯片中的高精度低功耗ADC设计" 本文主要探讨了针对触摸屏控制器中ADC（模数转换器）的优化设计，旨在解决市场上现有控制器功耗较大的问题。ADC作为核心电路，其性能直接影响触摸屏的响应速度和准确性。设计中采用了睡眠/唤醒双工作模式，当检测到触摸事件时，ADC立即启动，无唤醒延迟，而在无触摸时则进入低功耗的睡眠模式，以实现节能。 在具体设计中，对DAC（数模转换器）的级间耦合电容进行了优化，以提高ADC的精度。优化后的ADC在2.5V至5.3V的电压范围内以及-40°C至85°C的温度范围内工作，功耗小于1mW，并且始终保持12位的精度。这种优化设计不仅实现了高精度，还显著降低了功耗，减少了版图面积，对触摸屏控制器的微型化和能效提升有着积极的推动作用。 文章引言部分提到，设计的ADC采用了逐次逼近型（SAR）结构，具有125kHz的采样速率和12位精度。电容电荷重新分布的D/A技术通过比例缩放子DAC组合，降低了芯片的电容面积，同时避免了电阻阵列结构带来的直流功耗问题。通过对市场上的触摸屏控制器芯片进行对比分析，证实了本文设计的ADC在功耗方面具有显著优势。 在电路设计与分析章节，详细描述了ADC的主要组成部分，包括采样保持电路、比较器、DAC、逐次逼近寄存器、时序产生及数字控制逻辑电路。其中，DAC的设计尤为关键，选择了开关电容网络构成的电荷按比例缩放式DAC，以节省芯片面积并减少功耗。电容阵列按照二进制加权排列，既保证了精度，又便于CMOS工艺的实现。 尽管电荷按比例缩放式DAC在高精度和小型化方面具有优势，但随着精度提高，电容大小的比例会增大，这可能导致充电电流需求增加和充电时间延长。因此，设计中需要平衡精度、尺寸和功耗之间的关系，以实现最佳性能。 本文提出了一种创新的ADC设计策略，它在保证触摸屏控制器性能的同时，大幅降低了功耗，这对未来触摸屏控制器的低功耗设计提供了有价值的参考。