[发明专利]用于实现最小动态范围的逐次渐近型模数转换电路

权利要求书

1.一种用于实现最小动态范围的逐次渐近型模数转换电路，其特征在于，包括：

输入信号为三个参考电压Vrp、Vrn和Vcm的逐次渐近型积分器，按二进制搜索算法驱动其输出端输出电压Vda；

正输入端连接输入电压Vin的模拟输入信号、负输入端接积分器的输出电压Vda的比较器，其输出端逐步输出N位数字信号；

积分器包括：由N-1个按照二进制加权排列的电容C₁、C₂、C₃、...、C_N-1分别串接开关S₁、S₂、S₃、...、S_N-1组成的二进制电容阵列，其中，开关S₁、S₂、...、S_N-1的其中一个切换端连接参考电压Vcm，另一个切换端通过第一开关S_A连接参考电压Vrn、通过第二开关S_B连接参考电压Vrp，且二进制电容阵列连接运算放大器的负输入端；正输入端连接参考电压Vcm的运算放大器，其输出端连接比较器的负输入端；积分电容Cx串接开关S_x3后连接在运算放大器的负输入端与输出端之间，且积分电容Cx与开关S_x3的公共端通过开关S_x2接入参考电压Vcm，而开关S_x1连接在运算放大器的负输入端与输出端之间；

其中，N表示将模拟输入信号进行模拟-数字转换后的数字信号位数；Vcm为Vrp和Vrn的中间值，Vrp和Vrn的差值限定了模数转换电路的动态范围。

2.根据权利要求1所述用于实现最小动态范围的逐次渐近型模数转换电路，其特征在于，积分器驱动输出电压Vda实现比较器输出第1位数字信号的步骤包括：

开关S₁～S_N-1分别将二进制电容阵列连接到参考电压Vcm，开关S_x1导通让运算放大器处于单位增益负反馈的工作状态，开关S_x2导通，开关S_x3断开，使参考电压Vcm分别被二进制电容阵列和积分电容Cx采样；

开关S_x1和S_x2断开，开关S_x3导通，将参考电压Vcm送至运算放大器的输出端，由比较器将运算放大器的输出电压Vda与模拟输入信号Vin进行比较；

若Vin＞Vda，则比较器输出Vout＝1作为输出数字信号的第1位，并控制第一开关S_A断开，第二开关S_B导通；若Vin＜Vda，则比较器输出Vout＝0作为输出数字信号的第1位，并控制第一开关S_A导通，第二开关S_B断开。

3.根据权利要求1所述用于实现最小动态范围的逐次渐近型模数转换电路，其特征在于，积分器驱动输出电压Vda实现比较器输出第m位数字信号的步骤包括：

根据第1步中比较器输出端的输出结果，控制开关S_N-m+1将电容C_N-m+1的下极板接到参考电压Vrp或Vrn；

控制开关S_x1导通让运算放大器处于单位增益负反馈的工作状态，开关S_x2导通，开关S_x3断开，此时参考电压Vcm被积分电容C_x采样、参考电压Vrn或参考电压Vrp被电容C_N-m+1的电容采样，然后开关S_x1和S_x2断开，开关S_x3导通，开关S_N-m+1将电容C_N-m+1的下极板接到参考电压Vcm，驱动运算放大器输出端电压Vda至比较器；

由比较器将运算放大器输出端电压Vda与模拟输入信号的电压Vin进行比较，若Vin＞Vda，则比较器输出Vout＝1作为输出数字信号的第m位，若Vin＜Vda，则比较器输出Vout＝0作为输出数字信号的第m位；

根据第m步比较器的输出结果控制开关S_N-m+1在第m步之后的步骤中对参考电压Vrp和参考电压Vrn的其中之一或参考电压Vcm采样；

其中，1＜m≤N，且m为整数；第1位为最高位，第N位为最低位。