[发明专利]一种逐次逼近型模数转换器及模数转换方法

权利要求书

1.一种逐次逼近型模数转换器，包括比较器、接在比较器正相输入端的正相电容网络、接在比较器反相输入端的反相电容网络、接在比较器输出端的控制电路，正相电容网络和反相电容网络均包括个对应于模数转换器二进制编码各位输出的电容，正相电容网络中各电容的公共连接端通过正相开关接正极性输入信号，反相电容网络中各电容的公共连接端通过反向开关接负极性输入信号，其特征在于，控制电路根据比较器输出结果控制最低位电容接高电平或低电平或共模电平同时控制其余电容接高电平或低电平，比较器正相输入端电压和反相输入端电压在维持正相电容网络和反相电容网络电荷量保持不变的前期下更新，

其中，

最低位电容包括a电容(C1a、C12a)、b电容(C1b、C12b)、c电容(C1c、C12c)，c电容(C1c、C12c)的一极接比较器的正相输入端，c电容(C1c、C12c)的另一极接a电容(C1a、C12a)的一极和b电容(C1b、C12b)的一极，a电容(C1a、C12a)的另一极和b电容(C1b、C12b)的另一极分别通过a开关(K1a、K12a)、b开关(K1b、K12b)可选择地连接低电平、高电平或共模电平。

2.根据权利要求1所述一种逐次逼近型模数转换器，其特征在于，a电容(C1a、C12a)、b电容(C1b、C12b)、c电容(C1c、C12c)的容值分别为C、C、2C，其余电容Ci的容值为Ci＝2^i-2C，i为2≤i≤N的自然数，N为各电容网络包含的电容总数。

3.根据权利要求1所述一种逐次逼近型模数转换器，其特征在于，共模电平Vcm与高电平VH、低电平VL的数值关系为：

4.一种模数转换方法，基于权利要求1至3中任意一项所述模数转换器实现，其特征在于，

采用阶段：

闭合正相开关，正相电容网络中的电容公共连接端接正极性输入信号，闭合正相电容网络中的所有控制开关使该网络中最高位电容接低电平且其余电容接高电平，

闭合反相开关，反相电容网络中的电容公共连接端接负极性输入信号，闭合反相电容网络中的所有控制开关使该网络中最高位电容接高电平且其余电容接低电平；

第一次比较：

断开正相开关和反相开关，正相电容网络和反相电容网络中各电容所接电平保持不变，在比较器正相输入端电压大于反相输入端电压时置二进制编码最高位为1，在比较器正相输入端电压小于反相输入端电压时置二进制编码最高位为0；

第2≤i≤N-1次比较：

在二进制编码第N+4-i位置为1时，控制正相电容网络中第N+1-i位电容接低电平，控制反相电容网络中第N+1-i位电容接高电平，维持正相电容网络和反相电容网络中其余电容的接入电平不变，在比较器正相输入端电压大于反相输入端电压时置二进制编码第N+2-(i-1)位为1，在比较器正相输入端电压小于反相输入端电压时置二进制编码第N+2-(i-1)位为0，

在二进制编码第N+4-i位置为0时，控制正相电容网络中第N+2-i位电容接高电平，控制反相电容网络中第N+2-i位电容接高低平，控制正相电容网络中第N+1-i位电容接低电平，控制反相电容网络中第N+1-i位电容接高电平，维持正相电容网络和反相电容网络中其余电容的接入电平不变，在比较器正相输入端电压大于反相输入端电压时置二进制编码第N+2-(i-1)位为1，在比较器正相输入端电压小于反相输入端电压时置二进制编码第N+2-(i-1)位为0；

第N次比较：

在二进制编码器第4位置为1时，控制正相电容网络和反相电容网路中最低位电容接共模电平，维持正相电容网络和反相电容网络中其余电容的接入电平不变，在比较器正相输入端电压大于反相输入端电压时置二进制编码第3位为1，在比较器正相输入端电压小于反相输入端电压时置二进制编码第3位为0，

在二进制编码器第4为置为0时，控制正相电容网络控制正相电容网络和反相电容网路中最低位电容接共模电平，控制电容网络中的第2位电容对接与前一次比较相反的电平信号，在比较器正相输入端电压大于反相输入端电压时置二进制编码第3位为1，在比较器正相输入端电压小于反相输入端电压时置二进制编码第3位为0；

第N+1次比较：

在二进制编码器第3位置为1时，控制正相电容网络中a电容接低电平，控制反相电容网络中a电容接高电平，维持正相电容网络和反相电容网络中其余电容的接入电平不变，在比较器正相输入端电压大于反相输入端电压时置二进制编码第2位为1，在比较器正相输入端电压小于反相输入端电压时置二进制编码第2位为0，

在二进制编码器第3位置为0时，控制正相电容网络中a电容接高电平，控制反相电容网络中a电容接低电平，维持正相电容网络和反相电容网络中其余电容的接入电平不变，在比较器正相输入端电压大于反相输入端电压时置二进制编码第2位为1，在比较器正相输入端电压小于反相输入端电压时置二进制编码第2位为0；

第N+2次比较：

在二进制编码器第2位置为1时，控制正相电容网络中b电容接低电平，维持正相电容网络和反相电容网络中其余电容的接入电平不变，在比较器正相输入端电压大于反相输入端电压时置二进制编码第1位为1，在比较器正相输入端电压小于反相输入端电压时置二进制编码第1位为0，

在二进制编码器第2位置为0时，控制反相电容网络中b电容接低电平，维持正相电容网络和反相电容网络中其余电容的接入电平不变，在比较器正相输入端电压大于反相输入端电压时置二进制编码第1位为1，在比较器正相输入端电压小于反相输入端电压时置二进制编码第1位为0。