[发明专利]基于差分电容阵列的模数转换装置及方法

权利要求书

1.一种基于差分电容阵列的模数转换装置，其特征在于，包括：

比较器；

与所述比较器的同相输入端相连的同相低位电容阵列和多个同相高位拆分电容，同相低位电容阵列中电容的电容值为C_Pm＝2^m-1C，每一同相高位拆分电容的电容值为2^n-5C；

与所述比较器的反相输入端相连的反相低位电容阵列和多个反相高位拆分电容，反相低位电容阵列中电容的电容值为C_Nm＝2^m-1C，每一反相高位拆分电容的电容值为2^n-5C；

分别与所述同相低位电容阵列、多个同相高位拆分电容、反相低位电容阵列、多个反相高位拆分电容相连的开关选择单元，用于分别调节各个电容上的电压值；以及

与所述比较器的输出端相连的逐渐逼近逻辑控制电路，用于控制所述开关选择单元与对应的电压单元相连；

其中，m∈[1，n-4]，n大于或等于5，C_P0＝C，C_N0＝C。

2.根据权利要求1所述的模数转换装置，其特征在于，

所述多个同相高位拆分电容和所述多个反相高位拆分电容的数量均为两个，且两个同相高位拆分电容相并联，两个反相高位拆分电容相并联。

3.根据权利要求2所述的模数转换装置，其特征在于，

所述开关选择单元由与两个同相高位拆分电容对应连接的两个同相高位选择开关、与两个反相高位拆分电容对应连接的两个反相高位选择开关、与同相低位电容阵列中每一电容对应连接的同相低位选择开关以及与反相低位电容阵列中每一电容对应连接的反相低位选择开关构成。

4.根据权利要求2所述的模数转换装置，其特征在于，

所述电压单元包括第一参考电压V_cm、第二参考电压V_ref以及第三参考电压GND。

5.根据权利要求4所述的模数转换装置，其特征在于，

所述模数转换装置的总电容值为2^n-2C。

6.根据权利要求4所述的模数转换装置，其特征在于，

在所述比较器进行第一次比较之前，两个同相高位选择开关和两个反相高位选择开关均连接至第三参考电压GND，同相低位选择开关和反相低位选择开关均连接至第一参考电压V_cm；

在所述比较器进行第二次比较之前，基于第一次比较结果，两个反相高位选择开关或两个同相高位选择开关切换连接至第一参考电压V_cm，且反相低位选择开关或同相低位选择开关切换连接至第二参考电压V_ref；

在所述比较器进行第三次比较之前，基于第一次比较结果和第二次比较结果，两个反相高位选择开关切换连接至第二参考电压V_ref或第一参考电压V_cm，两个同相高位选择开关切换连接至第二参考电压V_ref或第一参考电压V_cm；

其中，n＝5，同相低位电容阵列由电容C_P1和电容C_P0构成，反相低位电容阵列由电容C_N1和电容C_N0构成。

7.根据权利要求6所述的模数转换装置，其特征在于，

第一次比较结果为1时，两个反相高位选择开关切换连接至第一参考电压V_cm，反相低位选择开关切换连接至第二参考电压V_ref；

第一次比较结果为0时，两个同相高位选择开关切换连接至第一参考电压V_cm，同相低位选择开关切换连接至第二参考电压V_ref。