[发明专利]一种高精度模数转换器及转换方法

说明书

本发明公开了一种高精度模数转换器，包括第一输入端、第二输入端、正相电容阵列、反相电容阵列、比较器和移位寄存器；所述第一输入端通过所述正相电容阵列进而连接至所述比较器的同相输入端，所述第二输入端通过所述反相电容阵列进而连接至所述比较器的反相输入端，所述比较器的输出端与所述移位寄存器的输入端连接。本发明通过正相电容阵列和反相电容阵列，可以在比较时切换电压，从而比较器在不消耗任何开关能量的情况下执行第一次比较，而且每次比较电容阵列消耗的能量均比传统结构消耗的能量小，能够有效减小电容阵列的平均开关功耗。本发明可广泛应用于电子电路技术领域中。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种高精度模数转换器及转换方法。

背景技术

逐次逼近型模数转换器是一种中高精度、中等转换速率、超低功耗的模数转换器结构。对于传感器、便携式设备及生物应用来说，要求模数转换器能够工作在低电源电压下。然而随着电源电压的降低，电路的增益受到了限制，而逐次逼近型模数转换器的结构只包括比较器、数模转换器和逐次逼近寄存器而不需要提供增益的电路。数字电路的功耗会随着工艺尺寸缩减比例不断减小，而模拟电路的功耗却很难随着工艺的进步而减小。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高精度模数转换器。

第一方面，本发明实施例提供了一种高精度模数转换器，包括第一输入端、第二输入端、正相电容阵列、反相电容阵列、比较器和移位寄存器；

所述第一输入端通过所述正相电容阵列进而连接至所述比较器的同相输入端，所述第二输入端通过所述反相电容阵列进而连接至所述比较器的反相输入端，所述比较器的输出端与所述移位寄存器的输入端连接；

所述正相电容阵列包括正相高阵列和正相低阵列，所述第一输入端通过所述正相高阵列和所述正相低阵列进而连接至所述比较器的同相输入端，所述正相高阵列初始时连接至参考电压，所述正相低阵列初始时连接至地。

所述正相高阵列包括第一电容和第一电容组，所述第一电容的下极板和所述第一电容组的下极板均连接至所述第一输入端和所述比较器的同相输入端，所述第一电容的上极板通过开关选择连接参考电压或共模电压或地，所述第一电容组的上极板通过开关选择连接参考电压或共模电压或地；

所述第一电容组包括N-3个电容，所述第一电容组的电容的下极板连接至所述第一输入端和所述比较器的同相输入端，所述第一电容组的电容的上极板分别通过开关选择连接参考电压或共模电压或地，其中，所述第一电容组中的第i个电容的电容值为2^i-1C，1≤i≤N-3，N表示数模转换器位数，且N≥4，C表示一个单位电容；

所述正相低阵列包括第二电容和第二电容组，所述第二电容的下极板和所述第二电容组的下极板均连接至所述第一输入端和所述比较器的同相输入端，所述第二电容的上极板通过开关选择连接参考电压或共模电压或地，所述第二电容组的上极板通过开关选择连接参考电压或共模电压或地；

所述第二电容组包括N-3个电容，所述第二电容组的电容的下极板连接至所述第一输入端和所述比较器的同相输入端，所述第二电容组的电容的上极板分别通过开关选择连接参考电压或共模电压或地，其中，所述第二电容组中的第i个电容的电容值为2^i-1C，1≤i≤N-3。

在本发明一实施例中，所述第一电容和第二电容的电容值为C。

在本发明一实施例中，所述反相电容阵列包括反相高阵列和反相低阵列，所述第二输入端通过所述反相高阵列和所述反相低阵列进而连接至所述比较器的同相输入端，所述反相高阵列初始时连接至参考电压，所述反相低阵列初始时连接至地。