[发明专利]一种适用于逐次逼近模数转换器的预测量化方法

说明书

一种适用于逐次逼近模数转换器的预测量化方法，属于模拟数字转换领域。首先利用DAC模块进行采样保持，然后将上一次量化得到的量化结果用于切换DAC模块中的高位电容阵列的量化电容，分别根据上一次量化结果中为1和为0的码字控制高位电容阵列中量化电容的切换，切换完成之后利用比较器得到第一比较结果，根据第一比较结果切换冗余电容，再利用比较器得到切换冗余电容后的第二比较结果，当第一比较结果和第二比较结果不同时说明预测正确，继续量化剩余位数，当第一比较结果和第二比较结果不同时说明预测错误，将电容阵列复位从最高位开始量化。本发明通过减小预测阶段电容切换过程的功耗而减小了整个量化过程中模数转换器的功耗。

技术领域

本发明属于模拟数字转换技术领域，涉及一种适用于逐次逼近模数转换器的预测量化方法。

背景技术

对于生物电信号来说，在大部分的时间内，信号幅度的变化都比较小。针对这一类信号特征，有文献提出了区间预测算法。区间预测算法原理为：将上一次的量化结果的高位直接作为本次量化高位的结果，对高位电容进行切换，如果预测正确则继续进行低位的比较量化，如果预测不正确则需要将全部电容复位，然后按照传统的方法从高到低进行量化。

区间预测算法的引入，对于变化缓慢的信号，其预测正确次数多，可以减少模数转换器中的比较量化次数，大幅度减小低频部分信号的量化功耗，从而使整体系统的功耗得到大幅度的降低。但是该算法存在一个缺点：每一个量化周期要根据上一次的码字来对应切换高位电容，对于一些码字来说，预测阶段电容加载的功耗甚至要高于不预测时的量化功耗，这会导致即使量化正确，模数转换器的功耗也会比不预测高，从而增加了系统的功耗。

发明内容

针对上述采样传统区间预测算法的模数转换器的量化方法存在的电容切换数量大、功耗高的问题，本发明提出一种适用于逐次逼近模数转换器的预测量化方法，通过提供一种新的电容切换方式，可以减小预测阶段电容切换带来的功耗，从而降低逐次逼近模数转换器的功耗。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种适用于逐次逼近模数转换器的预测量化方法，所述逐次逼近模数转换器包括DAC模块和比较器，所述DAC模块包括两组分别连接所述比较器的正向输入端和负向输入端的相同的二进制电容阵列，所述二进制电容阵列包括高位电容阵列、低位电容阵列和冗余电容，所述冗余电容的电容值与所述高位电容阵列的最低位量化电容的电容值相等；

所述预测量化方法中每一次量化过程包括如下步骤：

步骤一、所述DAC模块进行采样保持，将所述高位电容阵列的所有量化电容、低位电容阵列的所有量化电容和冗余电容连接共模电压；

步骤二、根据上一次量化得到的量化结果切换所述高位电容阵列的量化电容，其中第一次量化时根据初始量化结果切换所述高位电容阵列的量化电容，初始量化结果全为0，具体切换方式为：

将上一次量化结果中为1的码字对应的连接所述比较器正向输入端的所述二进制电容阵列中高位电容阵列的量化电容切换至连接参考电压，将上一次量化结果中为1的码字对应的连接所述比较器负向输入端的所述二进制电容阵列中高位电容阵列的量化电容切换至连接地电压；

将上一次量化结果中为0的码字对应的连接所述比较器正向输入端的所述二进制电容阵列的高位电容阵列中的量化电容切换至连接地电压，将上一次量化结果中为0的码字对应的连接所述比较器负向输入端的所述二进制电容阵列中高位电容阵列的量化电容切换至连接参考电压；