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专利号: 2024101495378
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:

1.一种逐次逼近型模数转换器,其特征在于,用于与电压输入端、接地端、第一参考电压以及第二参考电压连接,所述转换器包括:第一电容阵列以及第二电容阵列、比较器以及寄存器;所述第一电容阵列与所述比较器的正相输入端连接;所述比较器的正相输入端、所述电压输入端、所述接地端、所述第一参考电压、所述第二参考电压与所述第一电容阵列连接;所述比较器的反相输入端、所述电压输入端、所述接地端、所述第一参考电压、所述第二参考电压与所述第二电容阵列连接;所述比较器与所述寄存器连接;

其中,所述第一电容阵列以及所述第二电容阵列均包括高电容阵列以及低电容阵列;

所述高电容阵列包括第一子电容阵列、第一三端开关阵列、第一配比电容以及第一四端开关;所述低电容阵列包括第二子电容阵列、第二三端开关阵列、第二子电容、第二配比电容、第二四端开关以及第三四端开关;

所述第一子电容阵列的一端、所述第二子电容阵列的一端、所述第一配比电容的一端、所述第二子电容的一端以及所述第二配比电容的一端与所述电压输入端连接;

所述第一子电容阵列的另一端与所述第一三端开关阵列连接;所述第一三端开关阵列用于切换所述第一子电容阵列与所述接地端或者所述第一参考电压之间的连接方式;所述第一配比电容的另一端与所述第一四端开关连接;所述第一四端开关用于切换所述第一配比电容与所述接地端、所述第二参考电压或者所述第一参考电压之间的连接方式;

所述第二子电容阵列的另一端与所述第二三端开关阵列连接;所述第二三端开关阵列用于切换所述第二子电容阵列与所述接地端或者所述第一参考电压之间的连接方式;所述第二配比电容的另一端与所述第二四端开关连接;所述第二四端开关用于切换所述第二配比电容与所述接地端、所述第二参考电压或者所述第一参考电压之间的连接方式;所述第二子电容的另一端与所述第三四端开关连接;所述第三四端开关用于切换所述第二子电容与所述接地端、所述第二参考电压或者所述第一参考电压之间的连接方式;所述第一参考电压以及所述第二参考电压满足以下公式:Vaq=1/4Vref

其中Vaq为第二参考电压,Vref为第一参考电压;

所述第一电容阵列包括若干个电容;所述第一三端开关阵列包括若干个三端开关;所述第一三端开关阵列的开关数量与所述第一电容阵列的电容数量相同;

所述模数转换器的输出位数与所述第一电容阵列的电容数量满足以下公式:

G1=N‑4

其中G1为第一电容阵列的电容数量,N为模数转换器的输出位数,N≥5;

所述第二电容阵列包括若干个电容;所述第二三端开关阵列包括若干个三端开关;所述第二三端开关阵列的开关数量与所述第二电容阵列的电容数量相同;

所述模数转换器的输出位数与所述第二电容阵列的电容数量满足以下公式:

G2=N‑5

其中G2为第二电容阵列的电容数量,N为模数转换器的输出位数,N≥5。

2.一种逐次逼近型模数转换器实现方法,其特征在于,用于通过上述权利要求1所述的模数转换器实现,方法包括:

闭合采样开关,将所述第一电容阵列的高电容阵列通过三端开关阵列以及四端开关将所有电容的一端连接到所述第一参考电压,所述第一电容阵列的低电容阵列通过三端开关阵列以及四端开关阵列将所有电容的一端连接到所述接地端,以及将所述第二电容阵列的高电容阵列通过三端开关阵列以及四端开关将所有电容的一端连接到所述第一参考电压,所述第一电容阵列的低电容阵列通过三端开关阵列以及四端开关阵列将所有电容的一端连接到所述接地端,以使所述比较器执行第一次比较,得到目标阵列以及模数转换的第一位输出并将所述第一位输出存储于所述寄存器中;所述目标阵列为所述第一电容阵列以及所述第二电容阵列中的电压以及电势更高的电容阵列;

将所述目标阵列的高电容阵列通过三端开关阵列以及四端开关将所有电容的一端连接到所述接地端;并将连接所述目标阵列的所述电压输入端的输出电压降低第一预设电压,第一阵列的所述电压输入端的电压不变,以使所述比较器执行第二次比较,得到目标阵列以及模数转换的第二位输出并将所述第二位输出存储于所述寄存器中;所述第一阵列为所述第一电容阵列以及所述第二电容阵列中的电压以及电势更低的电容阵列;

当所述第一位输出与第n次比较以前的第n‑1次比较的输出相同时,所述第n‑1次比较确定的所述第一阵列的低电容阵列通过三端开关阵列以及四端开关从所述接地端切换到所述第一参考电压,并将所述第一阵列的所述电压输入端的电压上升第二预设电压,所述目标阵列的所述电压输入端的电压保持不变,以使所述比较器执行第n次比较,得到目标阵列以及模数转换的第n位输出并将所述第n位输出存储于所述寄存器中;

或者,当所述第一位输出与第n次比较以前的第n‑1次比较的输出不同时,所述第n‑1次比较确定的所述第一阵列的所述电压输入端的电压保持不变,将所述目标阵列的所述电压输入端的电压下降第二预设电压,所述目标阵列的高电容阵列通过三端开关阵列以及四端开关从所述第一参考电压切换到所述接地端,以使所述比较器执行所述第n次比较,得到目标阵列以及模数转换的第n位输出并将所述第n位输出存储于所述寄存器中;所述第一阵列为所述第一电容阵列以及所述第二电容阵列中的电压以及电势更低的电容阵列;其中n≥

3;

重复执行步骤“当所述第一位输出与第n次比较以前的第n‑1次比较的输出相同时,所述第n‑1次比较确定的所述第一阵列的低电容阵列通过三端开关阵列以及四端开关从所述接地端切换到所述第一参考电压,并将第一阵列的所述电压输入端的电压上升第二预设电压,所述目标阵列的所述电压输入端的电压保持不变,以使所述比较器执行所述第n次比较,得到目标阵列以及模数转换的第n位输出并将所述第n位输出存储于所述寄存器中”或者步骤“当所述第一位输出与第n次比较以前的第n‑1次比较的输出不同时,所述第n‑1次比较确定的所述第一阵列的所述电压输入端的电压保持不变,将所述目标阵列的所述电压输入端的电压下降第二预设电压,所述目标阵列的高电容阵列通过三端开关阵列以及四端开关从所述第一参考电压切换到所述接地端,以使所述比较器执行所述第n次比较,得到目标阵列以及模数转换的第n位输出并将所述第n位输出存储于所述寄存器中”直至所述第n位输出为寄存器中倒数第三位数据输出;

当所述第一位输出与第n次比较的输出相同时,目标阵列的低电容阵列的最后第二子电容以及第二配比电容将从所述接地端切换到第二参考电压,第一阵列的低电容阵列的第二配比电容将从所述接地端切换到第一参考电压,目标阵列的电压输入端的输出电压上升第二预设电压,第一阵列电压输入端的输出电压上升第三预设电压,以使所述比较器执行第n+1次比较,得到目标阵列以及模数转换器的倒数第二位输出并将所述倒数第二位输出存储于所述寄存器中;

或者当所述第一位输出与第n次比较的输出不同时,第一阵列的低电容阵列的第二子电容以及第二配比电容从所述接地端切换到第二参考电压,第一阵列的电压输入端的输出电压上升第二预设电压,目标阵列的电压输入端的输出电压保持不变,以使所述比较器执行第n+1次比较,得到目标阵列以及模数转换器的倒数第二位输出并将所述倒数第二位输出存储于所述寄存器中;

当所述第一位输出与第n+1次比较的输出相同时,目标阵列的低电容阵列的第二配比电容将从所述第二参考电压切换到所述接地端,目标阵列的电压输入端的输出电压下降第二预设电压,第一阵列的电压输入端的输出电压不变,以使所述比较器执行第n+2次比较,得到模数转换器的倒数最后一位输出并通过所述寄存器输出X位的数字信号;其中X=n+2;

当所述第一位输出与第n+1次比较的输出不同时,第一阵列的高电容阵列的第一配比电容从所述接地端切换到第二参考电压,目标阵列的电压输入端的输出电压提高了第二预设电压,目标阵列的电压输入端的输出电压不变,以使所述比较器执行第n+2次比较,得到模数转换器的倒数最后一位输出并通过所述寄存器输出X位的数字信号。

3.一种电路系统,其特征在于,包括权利要求1所述的逐次逼近型模数转换器。

4.一种逐次逼近型模数转换器实现装置,其特征在于包括:

至少一个处理器;

至少一个存储器,用于存储至少一个程序;

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如权利要求2所述的逐次逼近型模数转换器实现方法。

5.一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,其特征在于,所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如权利要求2所述的逐次逼近型模数转换器实现方法。