[发明专利]一种噪声整形逐次逼近型模数转换器及控制方法

权利要求书

1.一种噪声整形逐次逼近型模数转换器，其特征在于，包括采样保持电路、比较器、逻辑控制电路、数模转换器、环路滤波器；采样保持电路的输入端连接模拟输入V_in，用于对模拟输入V_in进行采样保持操作；采样保持电路的输出端与数模转换器的输出端均与环路滤波器的输入端相连；环路滤波器的输出端与比较器的输入端相连，比较器有M个输入端，用于比较积分余量电压与余量电压；比较器的输出端与逻辑控制电路的输入端相连，用于将比较器结果送入逻辑控制电路进行逻辑运算；逻辑控制电路的输出端与数模转换器的输入端相连，用于输出N位数字码并将输出的N位数字码通过数模转换器转换成模拟电压反馈至环路滤波器进行下一步骤的操作。

2.如权利要求1所述的一种噪声整形逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述噪声整形逐次逼近型模数转换器的每一周期依次包括采样保持阶段、逐次逼近转换阶段及环路滤波阶段；所述采样保持阶段用于对模拟输入电压V_in进行采样保持，所述逐次逼近转换阶段用于对数模转换器进行开关切换，产生逐次逼近阶段所需的电压，送入比较器中，利用比较器的比较结果完成逐次逼近操作，所述环路滤波阶段用于实现噪声整形，对余量电压利用环路滤波器进行噪声整形操作，将积分后的余量电压送入到比较器中。

3.如权利要求1所述的一种噪声整形逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述环路滤波器包括开关φ_OUT、φ_RS、采样余量电压电容C_RES及电容型电荷泵；开关φ_OUT连接在数模转换器阵列电容C_DAC上极板和采样余量电压电容C_RES的上极板之间，开关φ_RS连接在采样余量电压电容C_RES的上极板与下极板之间，采样余量电压电容C_RES的上极板与电容型电荷泵的输入端相连；所述电容型电荷泵包括多个积分电容C_INT1与多个开关；所述多个开关用于调控多个积分电容C_INT1的并联与串联；环路滤波器的工作过程包括复位阶段、余量电压采样阶段及积分阶段；其中，开关φ_OUT的导通期间用于余量电压采样阶段，开关φ_RS的导通期间用于复位阶段，电容型电荷泵的开关的导通期间用于积分阶段；采样余量电压电容C_RES用于与数模转换器阵列电容C_DAC在余量电压采样阶段进行电荷共享。

4.如权利要求3所述的一种噪声整形逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述积分电容包括第一积分电容与第二积分电容；所述开关包括电容型电荷泵输入端与第一积分电容上极板之间相连的开关、第一积分电容与地之间并联的两个开关、第一积分电容上极板与第二积分电容上极板之间相连的开关、第一积分电容上极板与第二积分电容下极板之间相连的开关、第二积分电容与地之间相连的开关；两个积分电容C_INT1在φ_NS1导通期间采用并联方式，在φ_{NS1_1}导通期间采用串联方式，用于一次积分阶段。

5.如权利要求1所述的一种噪声整形逐次逼近型模数转换器的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

首先，在复位阶段控制采样余量电压电容C_RES的开关，对上一周期存留的电荷进行清零操作，积分电容C_INT1上的存留电荷不作清零操作；然后，通过控制采样余量电压电容C_RES的开关进行数模转换器阵列电容C_DAC与采样余量电压电容C_RES的电荷共享，进行无源采样，进入余量电压采样阶段，所述余量电压采样阶段完成在噪声整形逐次逼近型模数转换器周期中的逐次逼近转换阶段操作与环路滤波器的复位阶段操作结束后，在数模转换器上获得余量电压，所述余量电压为采样保持电路所得模拟输入电压与输出数字码对应模拟电压之间的差值，对其进行采样；然后通过控制积分电容开关，通过改变电容型电荷泵中电容的串联与并联方式，补偿传统无源积分中存在的积分损失与信号损失，实现无源无损积分。