[发明专利]一种用于逐次逼近模数转换器的片上电容组置换方法

摘要

该发明针对传统电阻电容型逐次逼近模数转换器提出了一种电容组和置换策略优化的优化方法，只需要将单独电容排序，重构、按电容组优化方法分组，再按照置换策略优化方案，对电容组进行比较，将结果逻辑综合得到最小误差量的信息，依据此信息设计对应的置换策略。利用最终的置换策略进行逐次逼近转换，就可以实现线性度的优化。相较于传统采用噪声整形技术或者校正算法，本发明控制逻辑简单、硬件开销小，同时功耗和面积降低；相较于再重构技术而言，本发明避免了额外电容阵列的引入，并且大大提升了动态参数指标。

主权项

1.一种用于逐次逼近模数转换器的片上电容组置换方法，该方法包括：步骤1：将64个单独电容组成的差分电容阵列进行排序；步骤2：将这64个单独电容按大小从低到高进行排序，并把最小的电容标号为C1，次最小的标号为C2，以此类推，直到C64；最终把数字码记录于寄存器内；步骤3：将64个单独电容平均分为4组，分组编号记录并覆盖写入原寄存器；步骤4：将四组电容求和后标记为G1,G2,G3和G4分别比较大小，将比较结果记录在寄存器中，用Rij标记每次比较的结果；其中1≤i≠j≤4；步骤5：根据步骤4的运算结果分别计算出中间量F1,F2,F3；F1＝R12⊙R34F2＝R14⊙R23F3＝R13⊙R24其中，符号“⊙”代表同或运算；步骤6：根据步骤5的结果计算出逻辑值P1,P2,P3；P3＝F1F3其中，上划线“‑”代表取反运算；根据逻辑值选择对应的置换策略，其中P1对应的置换策略为：逐次逼近模数转换器在转换过程中以4次转换为1个周期，每个周期内的电容置换策略相同；第i次转换时，将第1组和第2组电容合并作为32C的电容，第3组电容合并作为16C电容，第4组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；在第i+1次转换时，将第3组和第4组电容合并作为32C的电容，第1组电容合并作为16C电容，第2组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；第i+2次转换时，将第1组和第2组电容合并作为32C的电容，第4组电容合并作为16C电容，第3组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；第i+3次转换时，将第3组和第4组电容合并作为32C的电容，第2组电容合并作为16C电容，第1组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；P2对应的置换策略为：逐次逼近模数转换器在转换过程中以4次转换为1个周期，每个周期内的电容置换策略相同；第i次转换时，将第1组和第3组电容合并作为32C的电容，第2组电容合并作为16C电容，第4组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；在第i+1次转换时，将第2组和第4组电容合并作为32C的电容，第1组电容合并作为16C电容，第3组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；第i+2次转换时，将第1组和第3组电容合并作为32C的电容，第4组电容合并作为16C电容，第2组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；第i+3次转换时，将第2组和第4组电容合并作为32C的电容，第3组电容合并作为16C电容，第1组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；P3对应的置换策略为：逐次逼近模数转换器在转换过程中以4次转换为1个周期，每个周期内的电容置换策略相同；第i次转换时，将第1组和第4组电容合并作为32C的电容，第2组电容合并作为16C电容，第3组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；在第i+1次转换时，将第2组和第3组电容合并作为32C的电容，第1组电容合并作为16C电容，第4组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；第i+2次转换时，将第1组和第4组电容合并作为32C的电容，第3组电容合并作为16C电容，第2组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变；第i+3次转换时，将第2组和第3组电容合并作为32C的电容，第4组电容合并作为16C电容，第1组电容前8个电容合并作为8C电容，接下来的4个电容合并作为4C电容，接下来2个电容合并作为2C电容，剩下的两个电容保持不变。