[发明专利]一种模数转换器及其操作方法

权利要求书

1.一种模数转换器，所述模数转换器的一个变换帧中包括多个子周期，且在每个子周期所述模数转换器至少执行如下操作：残余电荷储存阶段、积分阶段、电荷再转移阶段以及SAR变换阶段，其中，所述模数转换器包括：

电容型数模转换器，包括权电容阵列，其通过切换产生残余电荷；

辅助电容，其配置为在所述残余电荷储存阶段存储上一子周期由所述电容型数模转换器产生的所述残余电荷，在所述积分阶段与所述权电容阵列共同对输入电流信号进行积分，以及在所述电荷再转移阶段将当前子周期的积分电荷转移至所述权电容阵列；

放大器，其分别耦接电容型数模转换器和所述辅助电容，用于实现所述辅助电容与所述电容型数模转换器的权电容阵列之间的电荷转移；

比较器，其输入端与所述放大器的输出端耦接，用于将所述放大器的输出量化位数字码；

SAR逻辑控制电路，用于在所述SAR变换阶段基于所述数字码控制所述电容型数模转换器切换，以逐次逼近的方式不断产生每一位输出，直至量化结束；以及

数字滤波和抽取电路，用于对所述SAR逻辑控制电路的输出码取多次平均，以得到所述输入电流信号对应的数字输出信号。

2.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，所述模数转换器的一个变换帧还包括初始化阶段，以及在所述初始化阶段所述电容型数模转换器的权电容阵列以及所述辅助电容共同被充电至预设电位，

其中，所述预设电位等于预设的参考电压与所述放大器的失调电压之间的电压差。

3.根据权利要求2所述的模数转换器，其中，在所述变换帧的每个子周期还包括位于所述残余电荷储存阶段之后的复位阶段，以及在所述复位阶段所述电容型数模转换器的权电容阵列再次被充电至所述预设电位。

4.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，所述模数转换器配置为：

在所述残余电荷储存阶段将所述辅助电容耦接于所述放大器的负输入端和输出端，以通过所述放大器抽取所述权电容阵列上的残余电荷。

5.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，所述模数转换器配置为：

在所述积分阶段分别将所述辅助电容和所述电容型数模转换器的权电容阵列耦接于预设参考电压和所述输入电流信号之间，以对所述输入电流信号进行积分。

6.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，所述模数转换器配置为：

在所述电荷再转移阶段将所述电容型数模转换器的权电容阵列耦接于所述放大器的负输入端和输出端之间，以通过所述放大器抽取所述辅助电容上的积分电荷。

7.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，还包括多个开关，所述多个开关通过切换以控制所述辅助电容、所述电容型数模转换器以及所述放大器在不同阶段的连接状态。

8.根据权利要求7所述的模数转换器，其中，所述多个开关至少包括第一至第四开关，

第一开关用于将所述放大器的负输入端和输出端耦接，

第二开关用于将所述权电容阵列的下端与所述输入电流信号耦接，

第三开关用于将所述辅助电容的上端与参考电压或所述放大器的输出端耦接，

第四开关用于将所述权电容阵列的上端与所述参考电压或所述放大器的输出端耦接。

9.根据权利要求8所述的模数转换器，其中，所述第一开关受控于第一相信号，所述第二开关受控于第三相信号和第五相信号的互补信号，所述第三开关受控于第二相信号及其互补信号，所述第四开关受控于第五相信号及其互补信号，

其中，在每个子周期中，所述第一相信号至所述第五相信号为互不交叠的信号。

10.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，所述权电容阵列具体为二进制电容阵列。