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专利号: 2023113158402
申请人: 电子科技大学中山学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种针对小面积电容分裂结构逐次逼近型模数转换器的控制方法,其特征在于,包括四个阶段;

其中,第一阶段包括:

控制第一采样开关和第二采样开关导通,进行电压采样;其中,高阵列中全部电容连接的三选一开关的另一端连接第一电压,低阵列中全部电容连接的三选一开关的另一端连接第三电压;获得第一比较结果D1;

第二阶段包括:

断开第一采样开关和第二采样开关,根据第一比较结果D1调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态,以改变比较器的同相输入端和/或反相输入端上电压值,获得第二比较结果D2;

第三阶段包括:

根据第二比较结果D2调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态,以缩小比较器的同相输入端与反相输入端之间的电压差,获得第三比较结果D3;

第四阶段包括:

依次根据上一次比较结果D(i‑1)调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态,以逐渐缩小比较器的同相输入端与反相输入端之间的电压差,获得最终的比较结果DN,i=4~N;

所述根据第二比较结果D2调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态,包括:当D1D2为11时,将反相电容阵列的低阵列中全部电容连接的三选一开关从第二电压Vcm切换到第一电压Vref,正相电容阵列输出电压V+保持不变,反相电容阵列输出电压V‑提高了Vref/4;

当D1D2为10时,将反相电容阵列的高阵列中全部电容连接的三选一开关从第一电压Vref切换到第二电压Vcm,正相电容阵列输出电压V+保持不变,反相电容阵列输出电压V‑降低了Vref/4;

当D1D2为01时,将正相电容阵列的高阵列中全部电容连接的三选一开关从第一电压Vref切换到第二电压Vcm,正相电容阵列输出电压V+降低了Vref/4,反相电容阵列输出电压V‑保持不变;

当D1D2为00时,将正相电容阵列的低阵列中全部电容连接的三选一开关从第二电压Vcm切换到第一电压Vref,正相电容阵列输出电压V+提高了Vref/4,反相电容阵列输出电压V‑保持不变;

所述依次根据上一次比较结果D(i‑1)调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态,包括:当D1D(i‑1)为11时,将正相电容阵列的高阵列中相应电容连接的三选一开关从第二电i‑1压Vcm切换到第三电压gnd,正相电容阵列输出电压V+降低了Vref/2 ,反相电容阵列输出电压V‑保持不变;

当D1D(i‑1)为10时,将正相电容阵列的低阵列中相应电容连接的三选一开关从第三电i‑1压gnd切换到第二电压Vcm,正相电容阵列输出电压V+提高了Vref/2 ,反相电容阵列输出电压V‑保持不变;

当D1D(i‑1)为01时,将反相电容阵列的低阵列中相应电容连接的三选一开关从第三电压gnd切换到第二电压Vcm,正相电容阵列输出电压V+保持不变,反相电容阵列输出电压V‑提i‑1高了Vref/2 ;

当D1D(i‑1)为00时,将反相电容阵列的高阵列中相应电容连接的三选一开关从第二电压Vcm切换到第三电压gnd,正相电容阵列输出电压V+保持不变,反相电容阵列输出电压V‑降i‑1低了Vref/2 ;

所述小面积电容分裂结构逐次逼近型模数转换器,包括:

电容阵列,包括正相电容阵列和反相电容阵列,所述正相电容阵列的一端连接第一采样开关的一端,所述反相电容阵列的一端连接第二采样开关的一端;所述正相电容阵列和反相电容阵列均包括并联的低阵列和高阵列,所述低阵列和高阵列均并联有n个电容值不同的电容;各所述电容的一端连接采样开关的一端,另一端连接一个三选一开关的一端;所述三选一开关的另一端可连接第一电压、第二电压和第三电压,且第一电压>第二电压>第三电压;

比较器,用于对所述正相电容阵列和所述反相电容阵列输出的电压进行比较,所述比较器的同相输入端连接正相电容阵列的一端,所述比较器的反相输入端连接反相电容阵列的一端,所述比较器的输出端与移位寄存器连接;其中所述第一采样开关和第二采样开关在采取期间导通,在比较期间关闭;

移位寄存器,用于存储比较器输出的比较结果;

控制模块,用于控制所有的三选一开关的工作状态;

其中,一个N位逐次逼近型模数转换器通过N次切换三选一开关的工作状态来获得最终的结果,且三选一开关的第N次工作状态根据第N‑1次的比较结果来决定;n=N‑2。

2.据权利要求1所述的一种控制方法,其特征在于,所述根据第一比较结果D1调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态,包括:将高电压电势侧的高阵列中全部电容连接的三选一开关从第一电压Vref切换到第二电压Vcm;

将低电压电势侧的低阵列中全部电容连接的三选一开关从第三电压gnd切换到第二电压Vcm;

其中,若比较器的同相输入端上的电压值高于反相输入端上的电压值,正相电容阵列为高电压电势侧,反相电容阵列为低电压电势侧;反之,反相电容阵列为高电压电势侧,正相电容阵列为低电压电势侧。

3.据权利要求1所述的一种控制方法,其特征在于,在第三阶段和/或第四阶段中,采用单侧双电平切换技术实现所述三选一开关的切换。