[实用新型]模数转换器、集成电路以及电子设备

说明书

本实用新型实施例提供了一种模数转换器、集成电路以及电子设备，该模数转换器包括比较器、主电容阵列、增量电容阵列以及控制电路；主电容阵列，连接比较器，且包括M位电容，其中M为大于或等于1的整数；增量电容阵列，连接比较器，且包括N位电容，其中N为大于或等于1的整数；控制电路连接于比较器、主电容阵列以及增量电容阵列；模数转换器的输出位数为M或N，其中N小于M。本实用新型提供的模数转换器能够减小增量测量阶段的响应时间，提高模数转换器的转换速率。

技术领域

本实用新型涉及模拟数字转换技术领域，具体涉及一种模数转换器、集成电路以及电子设备。

背景技术

逐次逼近型模数转换器(Successive Approximation Register ADC，SAR ADC)是采样速率低于5Msps(每秒百万次采样)的中等至高分辨率应用的常见结构。 SAR ADC的分辨率一般为8位至16位，具有低功耗、小尺寸等特点。

传统SAR ADC基本结构通常包括电容阵列、比较器以及控制电路，电容阵列中包括与数量与ADC输出位数一致的多位电容。其工作过程大致为：通过电容阵列对模拟输入信号进行采样之后，按照从最高位到最低位的顺序控制电容翻转，最后得到与电容阵列位数一致的多位数字信号。在此过程中，假设电容阵列为M位，则需要进行M-1次电容翻转。

在测量领域的应用中，SAR ADC有时进行增量测量，即对前后两次采样的输入信号分别进行测量，此时，需要分别对前、后两个输入信号进行转换，需要进行2(M-1)次电容翻转，其转换速率较慢。

实用新型内容

鉴于以上问题，本实用新型实施例提供一模数转换器以及模数转换方法，以解决上述技术问题。

本实用新型实施例是采用以下技术方案实现的：

一种模数转换器，包括比较器、主电容阵列、增量电容阵列以及控制电路；主电容阵列，连接比较器，且包括M位电容，其中M为大于或等于1的整数；增量电容阵列，连接比较器，且包括N位电容，其中N为大于或等于1的整数；控制电路连接于比较器、主电容阵列以及增量电容阵列；模数转换器的输出位数为M或N；其中N小于M。

在一些实施方式中，增量电容阵列中第二位电容的电容值至第N位电容的电容值依次以2的幂次方递增，且第一位电容的电容值等于第二位电容的电容值，其中第一位电容为最低位电容。

在一些实施方式中，主电容阵列中第二位电容的电容值至第M位电容的电容值依次以2的幂次方递增，且第一位电容的电容值等于第二位电容的电容值，其中第一位电容为最低位电容。

在一些实施方式中，主电容阵列还包括一位冗余电容，其中，冗余电容设置在M位电容中的第P位电容与第P+1位电容之间，冗余电容的电容值等于第 P位电容的电容值，P为整数且1≤P≤M。

在一些实施方式中，比较器包括两个输入端，主电容阵列与增量电容阵列中的每位电容均包括两个电容，两个电容与两个输入端一一对应连接。

在一些实施方式中，主电容阵列与增量电容阵列中的每个电容的第一端分别连接比较器的输入端、第二端用于连接预设的第一参考电压端、第二参考电压端以及接地端中的一个，其中第一参考电压端的输入电压为第二参考电压端的输入电压的一半。

在一些实施方式中，模数转换器还包括开关单元，开关单元包括多个开关，每个开关的第一端连接一个电容的第二端，每个开关的第二端用于连接预设的第一参考电压端、第二参考电压端以及接地端中的一个。

在一些实施方式中，N位电容中电容的数量少于M位电容中电容的数量。

本实用新型实施例还提供一种集成电路，包括上述任一项的模数转换器。

本实用新型还提供一种电子设备，包括设备主体以及上述的集成电路，集成电路设于设备主体。