[发明专利]模数转换电路和方法

说明书

本申请提供一种模数转换的电路和方法，包括在采样阶段，第一电容阵列将N个电容的下极板连接第一输入电压，其它电容的下极板连接共模电压，并将全部电容的上极板连接共模电压，以对第一输入电压进行采样，N为小于全部电容个数的正整数；在转换阶段的第i次转换中，逻辑电路根据存储的第i个标志位控制第一电容阵列中的第i个电容的下极板连接参考电压或接地电压，以使第一电容阵列输出的第一比较电压的大小趋近于第二比较电压的大小；比较器将第一比较电压和第二比较电压的比较结果存储至逻辑电路的第i+1个标志位，且当i+1等于第一电容阵列中全部电容个数时模数转换完成。本申请可在不改变参考电压大小的情况下，扩大了模数转换的动态范围。

技术领域

本申请属于电子电路技术领域，尤其涉及一种模数转换电路和方法。

背景技术

模数转换(ADC,Analogue-to-Digital Conversion)，是将连接变化的模拟量(Analog Quantity)转换为离散的数字量(Digital Quantity)，例如，模拟量可以是模拟信号，数字量可以是数字信号。根据转换方式，可采用逐次逼近型模数转换器、积分型模数转换器和压频变换型模数转换器等进行模数转换；其中，逐次逼近型模数转换器(SAR ADC，Successive Approximation Analog-to-Digital Converter)，具有中等转换精度和中等转换速度，采用CMOS工艺实现可以保证较小的芯片面积和低功耗，而且易于实现多路转换，在精度、速度、功耗和成本方面具有综合优势，被广泛应用于工业控制、医疗仪器以及触控技术等领域。

SAR ADC基本原理是：将待转换的模拟输入信号与一个推测信号进行比较，根据二者大小决定增大还是减小所述推测信号，以便向所述模拟输入信号逼进。推测信号由D/A转换器的输出获得，当二者相等时，向D/A转换器输入的数字信号就对应的是模拟输入信号的数字量。

ADC的动态范围是指：当所述模拟输入信号在一定范围内的时候，ADC能够正确地将输入的模拟信号转换成为数字信号，这个信号范围就是ADC的动态范围。

现有技术中，SAR ADC的动态范围是由其参考电压(Voltage Reference)决定的。例如在一个全差分SAR ADC中，正参考电压为Vrefp，负参考电压为Vrefn，那么它的动态范围即为(Vrefp-Vrefn)。为确保所述模拟输入信号可被正确转换，通常需要扩大SAR ADC的范围，即增大参考电压，这种方式势必消耗更多的电量。

因此，如何在不改变参考电压大小的情况下，扩大ADC的动态范围，成为现有技术中亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种模数转换的电路和方法，用以在不改变参考电压大小的情况下，扩大ADC的动态范围。

本申请实施例提供一种模数转换的电路，包括第一电容阵列、逻辑电路和比较器；

在采样阶段，所述第一电容阵列将N个电容的下极板连接第一输入电压，其它电容的下极板连接共模电压，并将全部电容的上极板连接共模电压，为所述比较器提供第一比较电压，以对所述第一输入电压进行采样，所述N为小于全部电容个数的正整数；

在转换阶段的第i次转换中，所述逻辑电路根据存储的第i个标志位控制所述第一电容阵列中的第i个电容的下极板连接参考电压或接地电压，以使所述第一电容阵列输出的第一比较电压的大小趋近于作为第二比较电压的的模拟电压的大小，所述i为小于所述全部电容个数的正整数；

所述比较器将所述第一比较电压和所述第二比较电压的比较结果存储至所述逻辑电路的第i+1个标志位，且当i+1等于所述第一电容阵列中全部电容个数时模数转换完成。

本申请实施例提供一种模数转换的方法，包括：