[发明专利]一种应用于逐次逼近型模数转换器的两电平开关方法

权利要求书

1.一种应用于逐次逼近型模数转换器的两电平开关方法，其特征在于，该方法基于的模数转换器，包括采样开关(1)、复位开关(2)、电容阵列(3)、比较器(4)和数字控制逻辑(5)，其中电容阵列(3)包括完全相同的上电容阵列(3-1)和下电容阵列(3-2)；输入信号VIP通过采样开关(1)连接到上电容阵列(3-1)的顶极板，输入信号VIN通过采样开关(1)连接到下电容阵列(3-2)的顶极板；上电容阵列(3-1)的顶极板与比较器(4)同相输入端相连，下电容阵列(3-2)的顶极板与比较器(4)的反相输入端相连，在两个电容阵列的顶极板，采样时连接到不同参考电压的子电容阵列之间存在一个复位开关(2)，此开关在采样阶段会经历从打开到闭合两个阶段；比较器的差分输出端通过数字控制逻辑后产生控制信号来控制上下电容阵列的底极板开关，使上下电容阵列的底极板连接到对应电压、合并、分裂和浮置；

所述上、下电容阵列均包括两个子电容阵列；其中，上电容阵列的两个子电容阵列分别命名为DAC_P1和DAC_P0；下电容阵列的两个子电容阵列分别命名为DAC_N1和DAC_N0，每一个子电容阵列由一个最高位电容C_N-4以及N-6个高位电容、次低位电容C₁、最低位电容C₀以及dummy电容C_d组成，各电容大小为：C_i＝2ⁱC，其中0≤i≤N-4,dummy电容C_d＝C，其中N表示模数转换器的位数，C为单位电容大小；

本方法包括对于输入信号VIP和VIN，经过模数转换器的N次比较后，得到N位数字输出码，分为采样和转换两个阶段。

2.根据权利要求1所述的应用于逐次逼近型模数转换器的两电平开关方法，其特征在于：所述开关方法的采样和转换两个阶段，具体包括以下步骤：

步骤A、采样阶段

输入信号VIP和VIN通过采样开关分别连接到上电容阵列和下电容阵列的顶极板，此时，复位开关处于打开状态，然后上电容阵列的子电容阵列DAC_P1的所有电容底极板连接到V_ref参考电压，而上电容阵列的子电容阵列DAC_P0的所有电容底极板连接到gnd；下电容阵列的子电容阵列DAC_N1的所有电容底极板连接到gnd，而下电容阵列的子电容阵列DAC_N0的所有电容底极板连接到V_ref参考电压；完成上述连接之后，复位开关进入闭合状态，复位开关的断开与闭合是为了实现零复位功耗；

步骤B、转换阶段

步骤B1，将模数转换器的采样开关断开，然后比较器直接对保持在上下电容阵列顶极板的输入信号VIP和VIN进行比较，得出最高有效位D_N-1，根据数字码D_N-1控制上下电容阵列中电容底极板的连接关系；

步骤B2，比较器(4)通过比较从步骤B1获取的上下电容阵列顶极板电压，得出数字码D_N-2，根据数字码D_N-1D_N-2控制上下电容阵列中电容底极板的连接关系；

步骤B3，比较器(4)通过比较从步骤B2获取的上下电容阵列顶极板电压，得出数字码D_N-3，根据数字码D_N-1D_N-2和D_N-3控制上下电容阵列中电容底极板的连接关系；

步骤B4，比较器(4)通过比较从步骤B3获取的上下电容阵列顶极板电压，得出数字码D_K，其中1≤K≤N-4，根据数字码D_N-1和D_K控制上下电容阵列中电容底极板的连接关系；且重复步骤B4，直至得出数字码D₁；

步骤B5，根据数字码D_N-1和D₁控制上下电容阵列中电容底极板的连接关系，比较器通过比较此时的上下电容阵列顶极板电压，得出数字码D₀。