[发明专利]一种逐次逼近型模数转换器及其低功耗开关算法

权利要求书

1.一种逐次逼近型模数转换器，其特征在于：包括采样开关、电容阵列、比较器和数字控制逻辑；采样开关采用的是一个差分结构，电容阵列包括上电容阵列和下电容阵列，输入信号V_ip通过采样开关同相端连接到上电容阵列的上极板，输入信号V_in通过采样开关反相端连接到下电容阵列的上极板，上电容阵列的上极板与比较器同相输入端相连，下电容阵列的上极板与比较器的反相输入端相连，比较器的差分输出通过数字控制逻辑后产生相应的控制信号来控制电容阵列的下极板开关，从而使电容阵列的下极板连接到对应的参考电压上；

所述电容阵列，在N位SAR ADC，整个电容阵列分为完全相同上下电容阵列，每个电容阵列包括一个dummy电容C_d，最低位电容C₀以及最高位电容C_N-3，其它电容按二进制权重进行分配，具体为：

①最高位电容C_N-3

最高位电容C_N-3分裂成与其他所有低位电容结构完全相同的结构，即C_N-3在数值上等于所有其他低位电容的总和，其表达式为：

C_N-3＝C_D+C₀+C₁+C₂+…+C_N-4＝2^N-3C_u

②最低位电容C₀至次高位电容C_N-4符合二进制电容权重，其表达式为：

C_i＝2ⁱC_u,0≤i≤N-4

③dummy电容C_d；

dummy电容与最低位电容C₀的电容值相同，均为单位电容大小，为C_d＝C_u；

其中，上电容阵列的最高位电容所有下极板连接到参考电压V_ref，其它所有低位电容下极板连接到GND；下电容阵列的最高位电容所有下极板连接到参考电压GND，其它所有低位电容下极板连接到V_ref。

2.一种基于权利要求1所述的逐次逼近型模数转换器的低功耗开关算法，其特征在于：对于一个差分输入信号，经过SAR ADC的N次比较以后，得到N位数字输出码，进行N次比较包括两个阶段，具体为：

采样阶段：

步骤A1，输入信号V_ip和V_in通过采样开关分别连接到上电容阵列和下电容阵列的上极板；

步骤A2，上电容阵列的最高位电容所有下极板连接到参考电压V_ref，其它所有低位电容下极板连接到GND；

步骤A3，下电容阵列的最高位电容所有下极板连接到参考电压GND，其他它所有低位电容下极板连接到V_ref；

转换阶段：

步骤B1，确定最高位D(N)及次高位D(N-1)；

步骤B2，确定第3高位D(N-2)；

步骤B3，根据第k次比较结果确定D(N+1-k)，4≤k≤N-1；

步骤B4，根据D(N)和D(2)的比较结果，确定D(1)。