[发明专利]适用于差分结构逐次逼近型模数转换器单调式开关方法

权利要求书

1.一种适用于差分结构逐次逼近型模数转换器单调式开关方法，其特征在于，首先实现单调电容开关方法，再结合分段式的电容阵列，且使用单位电容作为桥接电容，通过缩小电容阵列，减小芯片面积、单次充放电时的能耗以及充放电时间，降低模数转换器的开关功耗，提高模数转换器速度；其中，实现单调电容开关方法包括以下步骤：

S1：对电路进行采样；

S2：结束电路采样；

S3：进行第一次比较器正负输入端电压比较；

S4：进行第二次比较器正负输入端电压比较；

S5：重复第二次比较的过程，直至确定最小的电容；在步骤S1中，接正输入的电容阵列的上极板此时接入V_P，对正输入电压V_P进行采样；另一部分的电容阵列上极板接入V_N，对负输入电压V_N进行采样；两部分电容阵列最高位的电容下极板接GND，其他电容下极板接参考电压V_REF，使得比较器正负输入端电压等于采样电压V_P，V_N；在步骤S2中，断开采样开关与电容上极板的连接，存在比较器正输入端电压V_DACP＝V_P，比较器负输入端电压V_DACN＝V_N；

在步骤S3中，若V_DACP大于V_DACN，比较器输出数字码1，正输入电容阵列的最高位保持不变，负输入电容阵列的最高位下极板切换至参考电压V_REF，其他电容接法保持不变，V_DACN＝V_DACN+1/2V_REF；若V_DACP小于V_DACN，比较器输出数字码0，负输入电容阵列最高位保持不变，正输入电容阵列的最高位下极板切换至参考电压V_REF，其他电容接法保持不变，此时V_DACP＝V_DACP+1/2V_REF；

在步骤S4中，若V_DACP大于V_DACN，比较器输出数字码1，正输入电容阵列的次高位下极板切换至GND，其他电容接法保持不变，V_DACP＝V_DACP-1/2V_REF；若V_DACP小于V_DACN，比较器输出数字码0，负输入电容阵列的次高位下极板切换至GND，其他电容接法保持不变，V_DACN＝V_DACN-1/2V_REF；

使用单位电容作为桥接电容，每次切换后，V_DACN或V_DACP的变化幅度大于1/2V_REF；

采用这一开关时序，在未采用分段电容的情况时能够得到的平均功耗为：

其中n为模数转换器的位数，C为模数转换器电容阵列单位电容值，VREF为模数转换器电容阵列下极板的参考电压。

2.根据权利要求1所述的适用于差分结构逐次逼近型模数转换器单调式开关方法，其特征在于，在步骤S4中，若V_DACP大于V_DACN，比较器输出数字码1，正输入电容阵列的次高位下极板切换至GND，其他电容接法保持不变，V_DACP＝V_DACP-1/2V_REF；若V_DACP小于V_DACN，比较器输出数字码0，负输入电容阵列的次高位下极板切换至GND，其他电容接法保持不变，V_DACN＝V_DACN-1/2V_REF。