[发明专利]一种用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列开关方法

权利要求书

1.一种用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列开关方法，所述逐次逼近型模数转换器包括正相端输入信号开关、反相端输入信号开关、加权电容阵列、比较器和逐次逼近逻辑控制模块，正相输入电压通过所述正相端输入信号开关连接所述比较器的正相输入端，反相输入电压通过所述反相端输入信号开关连接所述比较器的反相输入端；

其特征在于，所述加权电容阵列包括正相加权电容阵列和反相加权电容阵列，所述正相加权电容阵列包括正相端冗余电容和N-2位正相端加权电容，所述反相加权电容阵列包括反相端冗余电容和N-2位反相端加权电容，第N-i位正相端加权电容和第N-i位反相端加权电容的电容值为2^N-1-iC，其中C为单位电容值，N为所述逐次逼近型模数转换器的转换精度，i为正整数且i∈[2,N-1]；

将所述N-2位正相端加权电容和N-2位反相端加权电容中每一位加权电容都拆分为并联的两个电容值相等的拆分加权电容，其中第N-i位正相端加权电容和第N-i位反相端加权电容拆分后对应的拆分加权电容的电容值为2^N-1-iC；

所述正相加权电容阵列中每个拆分加权电容的上极板连接所述比较器的正相输入端，其下极板通过开关后连接参考电平或地电平；所述反相加权电容阵列中每个拆分加权电容的上极板连接所述比较器的反相输入端，其下极板通过开关后连接参考电平或地电平；

所述正相端冗余电容的上极板连接所述比较器的正相输入端，其下极板通过开关后连接共模电平或地电平；所述反相端冗余电容的上极板连接所述比较器的反相输入端，其下极板通过开关后连接共模电平或地电平；

所述比较器的输出信号通过所述逐次逼近逻辑控制模块后产生控制信号用于控制所述加权电容阵列中的开关；

所述电容阵列开关方法包括如下步骤：

步骤一、采样阶段；

将所述正相端冗余电容和反相端冗余电容的下极板连接所述共模电平；

将每一位正相端加权电容和每一位反相端加权电容对应的两个拆分加权电容中，其中一个拆分加权电容的下极板连接参考电平，另一个拆分加权电容的下极板连接地电平；

将所述正相端输入信号开关和反相端输入信号开关闭合，使得所述正相输入电压接入所述比较器的正相输入端，所述反相输入电压接入所述比较器的反相输入端，所述逐次逼近型模数转换器进行采样；

采样完成后断开所述正相端输入信号开关和反相端输入信号开关；

步骤二、比较阶段；

经过N次比较依次确定所述逐次逼近型模数转换器的最高位输出码至最低位输出码，获得所述逐次逼近型模数转换器的N位输出码完成模数转换，所述逐次逼近型模数转换器的最高位输出码为第一位输出码，最低位输出码为第N位输出码；

其中进行第j次比较的具体方法如下，j∈[1,N-2]：

比较所述比较器正相输入端的信号和比较器反相输入端的信号，当所述比较器正相输入端的信号大于比较器反相输入端的信号时，所述逐次逼近型模数转换器的第j位输出码为1，并将第N-j-1位正相端加权电容对应的两个拆分加权电容的下极板均连接地电平，第N-j-1位反相端加权电容对应的两个拆分加权电容的下极板均连接参考电平；

当所述比较器正相输入端的信号小于比较器反相输入端的信号时，所述逐次逼近型模数转换器的第j位输出码为0，并将第N-j-1位正相端加权电容对应的两个拆分加权电容的下极板均接参考电平，第N-j-1位反相端加权电容对应的两个拆分加权电容的下极板均连接地电平；

进行第N-1次比较时，比较所述比较器正相输入端的信号和比较器反相输入端的信号，当所述比较器正相输入端的信号大于比较器反相输入端的信号时，所述逐次逼近型模数转换器的第N-1位输出码为1，并将所述正相端冗余电容的下极板连接地电平；当所述比较器正相输入端的信号小于比较器反相输入端的信号时，所述逐次逼近型模数转换器的第N-1位输出码为0，并将所述反相端冗余电容的下极板连接地电平；

进行第N次比较时，比较所述比较器正相输入端的信号和比较器反相输入端的信号，当所述比较器正相输入端的信号大于比较器反相输入端的信号时，所述逐次逼近型模数转换器的第N位输出码为1，当所述比较器正相输入端的信号小于比较器反相输入端的信号时，所述逐次逼近型模数转换器的第N位输出码为0。

2.根据权利要求1所述的用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列开关方法，其特征在于，所述第1位正相端加权电容对应的拆分加权电容由两个电容值为单位电容值C的单位电容串联组成。