[发明专利]模数转换装置以及转换方法

说明书

本申请涉及一种模数转换装置以及转换方法。该装置包括：电压采样模块、电容阵列模块、动态比较模块、电压转换控制模块以及逐次逼近逻辑模块；在动态比较模块将采集的采样电压与模拟电压比较，输出比较结果的同时，电压转换控制模块也会输出第一控制信号给电容阵列模块以使得电容阵列模块进行电容预转换，而当逐次逼近逻辑模块根据比较结果以及转换时钟信号输出触发状态时，电压转换控制模块再输出第二控制信号给电容阵列模块以使得电容阵列模块进行电容再转换，即将电容的转换过程分为了两个步骤，将前一部分中的电容预转换过程与逐次逼近逻辑模块并行，从而缩短了整个模数转换所花费的时间，提高了模数转换装置的模数转换速度。

技术领域

本申请涉及模数转换技术领域，特别是涉及一种模数转换装置以及转换方法。

背景技术

模数转换器即A/D转换器，简称为ADC，模数转换器重要的性能参数包括转换精度、转换速度、功耗、面积等等，转换的精度通常用输出的二进制数字信号的位数的多少表示，位数越多则精度相应的越高；而转换的速度则意味着模数转换器能够更快的将模拟信号转换为数字信号。

高速SAR ADC(逐次逼近式模拟数字转换器)在进行模数转换过程中，是由DAC产生一个模拟信号，通过比较器将模拟信号与输入信号进行比较，得到的比较结果反馈输出至异步逐次逼近逻辑模块，然后再通过异步逐次逼近逻辑输出控制信号来对DAC进行切换，使DAC产生的模拟信号逐渐逼近输入信号。模数转换所花费的时间主要集中在DAC切换、比较器的比较判定以及异步逐次逼近逻辑模块这三个部分，传统的高速SAR ADC(逐次逼近式模拟数字转换器)在模数转换过程中，这三个部分是不能够并行的，只能是依次在比较器完成比较之后，再通过异步逐次逼近逻辑模块输出控制信号至DAC，通知DAC进行切换，在DAC完成切换之后，比较器再重复进行比较，这种依序运行的方式占用的时间较多，使得高速SARADC(逐次逼近式模拟数字转换器)在进行模数转换时花费较长的时间，降低了模数转换速度。

发明内容

基于此，有必要针对模数转换速度慢的问题，提供一种模数转换装置。该装置包括：电压采样模块、电容阵列模块、动态比较模块、电压转换控制模块以及逐次逼近逻辑模块；电压采样模块用于当采样时钟为高电平时，对输入信号进行采样，得到采样电压，并输出至动态比较模块；动态比较模块用于获取电容阵列模块的模拟电压，并当采样时钟为低电平时，将模拟电压与采样电压进行动态比较，得到比较结果并输出至逐次逼近逻辑模块；电压转换控制模块用于当采样时钟为低电平时，根据逐次逼近逻辑模块输出的初始状态生成第一控制信号，并输出至电容阵列模块以使电容阵列模块进行电容预转换；电压转换控制模块还用于当输出第一控制信号至电容阵列模块之后，根据逐次逼近逻辑模块输出的触发状态生成第二控制信号，并将第二控制信号输出至电容阵列模块以使电容阵列模块进行电容再转换，触发状态为逐次逼近逻辑模块在接入的预设转换时钟为高电平时，根据比较结果得到并输出的；电容阵列模块用于进行电容再转换之后，对模拟电压进行动态更新。

上述装置，在动态比较模块将采集的采样电压与模拟电压比较，输出比较结果的同时，电压转换控制模块也会输出第一控制信号给电容阵列模块以使得电容阵列模块进行电容预转换，而当逐次逼近逻辑模块根据比较结果以及转换时钟信号输出触发状态时，电压转换控制模块再输出第二控制信号给电容阵列模块以使得电容阵列模块进行电容再转换，即将电容的转换过程分为了两个步骤，将前一部分中的电容预转换过程与逐次逼近逻辑模块并行，从而缩短了整个模数转换所花费的时间，提高了模数转换装置的模数转换速度。

在其中一个实施例中，电容阵列模块包括第一电容阵列单元以及第二电容阵列单元，第一电容阵列单元的上极板与动态比较模块相连，第一电容阵列单元的下极板与电压转换控制模块相连；第二电容阵列单元的上极板与动态比较模块相连，第二电容阵列单元的下极板与电压转换控制模块相连。