[发明专利]基于自动归零的逐次逼近型模拟数字转换器及工作方法

权利要求书

1.一种基于自动归零的逐次逼近型模拟数字转换器的工作方法，其特征在于，应用于基于自动归零的逐次逼近型模拟数字转换器中，

包括第一级模拟数字转换器、第二级模拟数字转换器、放大器、控制模块和输出开关；

所述第一级模拟数字转换器中第一比较器的输入端分别连接放大器的输入端；所述放大器的输入端连接控制模块，放大器的输出端连接两个输出开关的一端，两个所述输出开关的另一端对应连接第二级模拟数字转换器中的两个单端数模转换器；所述第一级模拟数字转换器、第二级模拟数字转换器分别连接外部数字电路；

工作过程包括如下步骤：

S1、第一级模拟数字转换器接收输入的正负端采样电压并量化；

S2、放大器输入端短路，放大失配电压及噪声；

S3、第二级模拟数字转换器中的第一单端数模转换器采样放大后的失配电压及噪声；

S4、第一级模拟数字转换器完成量化，第一比较器两端保持剩余电压；放大器连接第一级数模转换器，放大剩余电压和失配电压及噪声；

S5、第二级模拟数字转换器中的第二单端数模转换器采样放大后的失配电压及噪声和剩余电压；第二级模拟数字转换器的第一、第二单端数模转换器所采样的失配电压及噪声相互抵消，只量化放大后的剩余电压；

S6、将第一级模拟数字转换器和第二级模拟数字转换器的量化结果结合，按照预设权重分配，得到精准的量化结果。

2.根据权利要求1所述的基于自动归零的逐次逼近型模拟数字转换器的工作方法，其特征在于，在步骤S1中，第一级模拟数字转换器对输入的正负端采样电压采用如下方法，进行量化过程：

S101.第一比较器对输入端的电压进行比较，并输出高电平或者低电平；

S102.根据比较结果，从数字模拟转换器的最大电容开始，依次对电容的下极板进行置位；

S103.根据比较器输入端的电压变化，比较器再次进行比较，并输出再次比较结果；对相应位置的电容再次进行置位；

S104.重复上述步骤S101-S103，直到第一级模拟数字转换器的所有电容完成置位，量化结束。

3.根据权利要求2所述的基于自动归零的逐次逼近型模拟数字转换器的工作方法，其特征在于，在S101中，根据比较器输出高电平或者低电平，采用如下方法进行电容置位：

当比较器的比较结果为高电平时，待比较的一组电容中与比较器正端连接的电容置位于参考低电压，与比较器负端连接的电容置位于参考高电压；

当比较结果为低电平时，待比较的一组电容中与比较器正端连接的电容置位于参考高电压，与比较器负端连接的电容置位于参考低电压。

4.根据权利要求1所述的基于自动归零的逐次逼近型模拟数字转换器的工作方法，其特征在于，两个所述输出开关包括第一开关和第二开关；所述第一开关一端连接放大器的输出端；另一端连接第二级模拟数字转换器中的第一单端数模转换器；所述第二开关一端连接放大器的输出端；另一端连接第二级模拟数字转换器中的第二单端数模转换器；

所述控制模块包括同相输入开关、反相输入开关和设置在放大器同相输入端与反相输入端之间的共模开关；

所述共模开关包括第一共模开关、第二共模开关；所述第一共模开关和第二共模开关串联连接；所述第一共模开关和第二共模开关的连接处设有共模电压信号；

在S2中，放大器输入端短路时，采用如下方式：

采样失配电压及噪声时，同相输入开关、反相输入开关断开，共模开关闭合，放大器输入短路，接到共模电压上，放大器外接输入电压为零，只放大自身失配电压及噪声；失配电压及噪声经放大器放大后，输出至第二级模拟数字转换器。

5.根据权利要求4所述的基于自动归零的逐次逼近型模拟数字转换器的工作方法，其特征在于，在S4中，放大第一级模拟数字转换器的剩余电压及放大器的失配电压及噪声时，采用如下方式：

同相输入开关、反相输入开关闭合，共模开关断开，放大器输入端分别连接第一级数模转换器的正端输入和负端输入，放大器放大第一级模拟数字转换器的剩余电压和放大器的失配电压及噪声。

6.根据权利要求1所述的基于自动归零的逐次逼近型模拟数字转换器的工作方法，其特征在于，在S5中，第二级模拟数字转换器采样量化时，放大器输出开关断开，放大器和第二级模拟数字转换器的数模转换器分开隔离，第一级模拟数字转换器和放大器处于无工作状态。