[发明专利]一种用于逐次逼近型模数转换器的伪共模开关方法

摘要

一种用于逐次逼近型模数转换器的伪共模开关方法，属于电子电路技术领域。本发明将逐次逼近型模数转换器的加权电容阵列中每一位加权电容拆分为两个并联且电容值为原加权电容二分之一的拆分加权电容，通过第j次比较的比较结果控制第N‑j位加权电容对应的拆分加权电容下极板连接地电平或参考电平，不需要接共模电平。在整个转换周期中，每一次比较，比较器的正相输入端信号和反相输入端信号向相反的方向变化等值的电压，维持了整个转换周期的共模电平稳定，本发明提出的方法既保留了共模电平V_CM‑based开关方案中比较器共模电平不变化的特点，同时又不需要引入额外的共模电平，节省了电路面积和功耗。

主权项

1.一种用于逐次逼近型模数转换器的伪共模开关方法，其特征在于，所述逐次逼近型模数转换器包括正相端输入信号开关、反相端输入信号开关、加权电容阵列、比较器和逐次逼近逻辑控制模块，正相输入电压通过所述正相端输入信号开关连接比较器的正相输入端，反相输入电压通过所述反相端输入信号开关连接比较器的反相输入端；所述加权电容阵列包括正相加权电容阵列和反相加权电容阵列，所述正相加权电容阵列包括正相端冗余电容和N‑1位正相端加权电容，所述反相加权电容阵列包括反相端冗余电容和N‑1位反相端加权电容，第N‑i位正相端加权电容和第N‑i位反相端加权电容的电容值为2^N‑1‑iC，其中i∈[1，N‑1]，C为单位电容值，N为所述逐次逼近型模数转换器的转换精度；将所述N‑1位正相端加权电容和N‑1位反相端加权电容中每一位加权电容都拆分为并联的两个电容值相等的拆分加权电容，其中第N‑i位正相端加权电容和第N‑i位反相端加权电容拆分后对应的拆分加权电容的电容值为2^N‑i‑2C；所述正相端冗余电容的上极板连接所述比较器的正相输入端，其下极板通过开关后连接参考电平；所述反相端冗余电容的上极板连接所述比较器的反相输入端，其下极板通过开关后连接参考电平；所述正相加权电容阵列中每个拆分加权电容的上极板连接所述比较器的正相输入端，其下极板通过开关后连接参考电平或地电平；所述反相加权电容阵列中每个拆分加权电容的上极板连接所述比较器的反相输入端，其下极板通过开关后连接参考电平或地电平；所述比较器的输出信号通过所述逐次逼近逻辑控制模块后产生控制信号用于控制所述加权电容阵列中的开关；所述伪共模开关方法包括如下步骤：步骤一、采样阶段所述正相端冗余电容和反相端冗余电容的下极板连接参考电平；每一位正相端加权电容和每一位反相端加权电容对应的两个拆分加权电容中，一个拆分加权电容的下极板连接参考电平，另一个拆分加权电容的下极板连接地电平；正相输入电压通过所述正相端输入信号开关接入所述比较器的正相输入端，反相输入电压通过所述反相端输入信号开关接入所述比较器的反相输入端，所述逐次逼近型模数转换器进行采样；采样完成后断开所述正相端输入信号开关和反相端输入信号开关；步骤二、比较阶段分别经过N次比较依次确定所述逐次逼近型模数转换器的最高位即第一位输出码至最低位即第N位输出码，其中进行第j次比较的具体方法如下，j∈[1，N‑1]：比较所述比较器的正相输入端信号和比较器的反相输入端信号，当所述比较器正相输入端信号大于比较器的反相输入端信号时，所述逐次逼近型模数转换器的第j位输出码为1，并将第N‑j位正相端加权电容对应的两个拆分加权电容的下极板均连接参考电平，第N‑j位反相端加权电容对应的两个拆分加权电容的下极板均连接地电平；当所述比较器正相输入端信号小于反相输入端信号时，所述逐次逼近型模数转换器的第j位输出码为0，并将第N‑j位正相端加权电容对应的两个拆分加权电容的下极板均连接地电平，第N‑j位反相端加权电容对应的两个拆分加权电容的下极板均连接参考电平；进行第N次比较时，根据所述比较器的正相输入端信号和比较器的反相输入端信号得到所述逐次逼近型模数转换器的第N位输出码，当所述比较器正相输入端信号大于比较器的反相输入端信号时，所述逐次逼近型模数转换器的第N位输出码为1，当所述比较器正相输入端信号小于比较器的反相输入端信号时，所述逐次逼近型模数转换器的第N位输出码为0；步骤三、经过N次比较得到所述逐次逼近型模数转换器的N位输出码，完成模数转换。