[发明专利]一种自适应电荷再分布模数转换器、转换方法和校准方法

权利要求书

1.一种自适应电荷再分布模数转换器，其特征在于，包括：

DAC电容阵列，其包括多个比较电容和一个转换电容；在逐次逼近过程的第一阶段，所述多个比较电容组成第一电容阵列，在逐次逼近的第二阶段，所述多个比较电容中最高位比较电容与转换电容的组合以及其他比较电容组成第二电容阵列；

开关网络，其用于将所述DAC电容阵列中的每个比较电容和转换电容连接至输入模拟信号或参考电平；

比较器，其在逐次逼近过程的第一阶段和第二阶段，用于分别比较所述第一电容阵列和第二电容阵列中的每个电容提供的参考电平与其输入信号的余差信号的大小，并根据比较结果分别输出第一输出二进制串码和第二输出二进制串码；

逻辑控制电路，其用于控制开关网络，在输入模拟信号采样过程中，将所述DAC电容阵列中的每个比较电容和转换电容连接至输入模拟信号，而在逐次逼近过程的第一阶段，从第一电容阵列最高位开始，依次将第一电容阵列中的每个电容与参考电平接通；在逐次逼近过程的第二阶段，从第二电容阵列最高位开始，依次将第二电容阵列中的每个电容与参考电平接通；

自适应滤波器，其在自校准过程中，根据逐次逼近过程的第一阶段和第二阶段，所述比较器输出的第一输出二进制串码和第二输出二进制串码对第一电容阵列和第二电容阵列对应的权重向量进行更新。

2.如权利要求1所述的模数转换器，其中，逐次逼近过程的第一阶段和第二阶段，第一电容阵列和第二电容阵列对应的权重向量不同。

3.如权利要求2所述的模数转换器，其中，所述自适应滤波器还在模数转换过程中，根据所述第一输出二进制串码、第二输出二进制串码以及第一电容阵列和第二电容阵列对应的不同权重向量计算得到输入模拟信号的数字转换结果。

4.如权利要求3所述的模数转换器，其中，在模数转换器的自校准过程中，所述自适应滤波器根据所述第一输出二进制串码、第二输出二进制串码更新第一电容阵列和第二电容阵列对应的不同权重向量。

5.如权利要求4所述的模数转换器，其中，如下更新第一电容阵列和第二电容阵列对应的不同权重向量：

W0＝W0-u·e·D0；

W1＝W1+u·e·D1

e＝D0·W0-D1·W1

其中，所述W0、W1分别为第一电容阵列和第二电容阵列对应的不同权重向量；D0、D1分别为第一输出二进制串码和第二输出二进制串码，u为预设的学习速率参数。

6.如权利要求1-5任一项所述的模数转换器，其中，所述参考电平包括正参考电平和负参考电平，进行比较时，第一电容阵列或第二电容阵列中进行当前比较的电容连接至正参考电平，而第一电容阵列或第二电容阵列中的其他电容连接至负参考电平；如果比较结果为当前比较的电容输入信号的余差信号小于正参考电平，则逻辑控制电路控制开关网络将所述当前比较的电容连接至负参考电平，并进行下一电容的比较。

7.一种自适应电荷再分布模数转换器的模数转换方法，其包括：

输入模拟信号被DAC电容阵列采样并保持，所述DAC电容阵列包括多个比较电容和一个转换电容；

逐次逼近过程的第一阶段，所述多个比较电容组成第一电容阵列，并从所述第一电容阵列中最高位电容开始，依次将所述第一电容阵列中的电容连接至参考电平；比较当前提供的参考电平与其输入信号的余差信号，并根据比较结果输出当前位的二进制码，在比较完第一电容阵列中的所有电容提供的参考电平后，输出第一输出二进制串码；

在逐次逼近过程的第二阶段，所述多个比较电容中最高位比较电容与转换电容的组合以及其他比较电容组成第二电容阵列，并从所述第二电容阵列中最高位电容开始，依次将所述第一电容阵列中的电容连接至参考电平；比较当前提供的参考电平与输入信号的余差信号，并根据比较结果输出当前位的二进制码，在比较完第二电容阵列中的所有电容提供的参考电平后，输出第一输出二进制串码；

根据所述第一输出二进制码串、第二输出二进制码串以及第一电容阵列和第二电容阵列对应的不同权重向量，计算得到输入模拟信号的数字转换结果。

8.一种自适应电荷再分布模数转换器的自校准方法，其包括：

输入模拟信号被DAC电容阵列采样并保持，所述DAC电容阵列包括多个比较电容和一个转换电容；

逐次逼近过程的第一阶段，所述多个比较电容组成第一电容阵列，并从所述第一电容阵列中最高位电容开始，依次将所述第一电容阵列中的电容连接至参考电平；比较当前提供的参考电平与输入信号的余差信号，并根据比较结果输出当前位的二进制码，在比较完第一电容阵列中的所有电容提供的参考电平后，输出第一输出二进制串码；

在逐次逼近过程的第二阶段，所述多个比较电容中最高位比较电容与转换电容的组合以及其他比较电容组成第二电容阵列，并从所述第二电容阵列中最高位电容开始，依次将所述第一电容阵列中的电容连接至参考电平；比较当前提供的参考电平与输入信号的余差信号，并根据比较结果输出当前位的二进制码，在比较完第二电容阵列中的所有电容提供的参考电平后，输出第一输出二进制串码；

根据所述第一输出二进制串码、第二输出二进制串码，更新第一电容阵列和第二电容阵列对应的不同权重向量。