[發(fā)明專利]一種低功耗模數(shù)轉換器及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011199857.2
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112104369B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 胡云峰;陳李勝;伊利琦;胡樂星;張華斌;陳卉;文毅
• 申請（專利權）人: 電子科技大學中山學院
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

1.一種低功耗模數(shù)轉換器，其特征在于，包括電容陣列數(shù)模轉換器和比較器；

所述電容陣列數(shù)模轉換器包括上電容陣列和下電容陣列；

所述上電容陣列包括N-2個上電容組和第一起始電容，所述第一起始電容的電容值為C，第i個上電容組包括N-1-i個上電容且第1個上電容的電容值為2C、第j個上電容的電容值為2^j-1C，其中，N為所述低功耗模數(shù)轉換器的位數(shù)且N≥3，1≤i≤N-2且2≤j≤N-1-i，C表示一個單位電容，i、j均為自然數(shù)；

所述下電容陣列包括N-2個下電容組和第二起始電容，所述第二起始電容的電容值為C，第i個下電容組包括N-1-i個下電容且第1個下電容的電容值為2C、第j個下電容的電容值為2^j-1C，其中，1≤i≤N-2且2≤j≤N-1-i；

所述上電容的上極板連接至參考電壓或地，所述下電容的上極板連接至參考電壓或地，所述第一起始電容的上極板連接至參考電壓或地，所述第二起始電容的上極板連接至參考電壓或地；

所述上電容的下極板連接所述下電容的下極板形成所述電容陣列數(shù)模轉換器的輸入端，所述第一起始電容的下極板連接所述第二起始電容的下極板形成所述電容陣列數(shù)模轉換器的輸出端，所述電容陣列數(shù)模轉換器的輸入端與所述電容陣列數(shù)模轉換器的輸出端連接，所述電容陣列數(shù)模轉換器的輸出端還連接至所述比較器的同相輸入端，所述比較器的反相輸入端連接至地。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種低功耗模數(shù)轉換器，其特征在于，所述低功耗模數(shù)轉換器還包括采樣開關，所述采樣開關的一端連接輸入信號，所述采樣開關的另一端連接所述電容陣列數(shù)模轉換器的輸入端。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種低功耗模數(shù)轉換器，其特征在于，所述上電容陣列包括第一選擇開關和若干個第一開關；

所述第一開關的一端連接所述上電容的上極板，所述第一開關的另一端連接所述第一選擇開關的第一端，所述第一選擇開關的第二端連接至參考電壓，所述第一選擇開關的第三端連接至地。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種低功耗模數(shù)轉換器，其特征在于，所述下電容陣列還包括第二選擇開關和若干個第二開關；

所述第二開關的一端連接至所述下電容的上極板，所述第二開關的另一端連接所述第二選擇開關的第一端，所述第二選擇開關的第二端連接至參考電壓，所述第二選擇開關的第三端連接至地。

5.一種控制方法，其特征在于，應用于如權利要求4所述的一種低功耗模數(shù)轉換器，包括以下步驟：

采樣：控制所述上電容的上極板連接至地，控制所述下電容的上極板連接至參考電壓；

輸入信號從所述電容陣列數(shù)模轉換器的輸入端進入所述電容陣列數(shù)模轉換器，在電容陣列數(shù)模轉換器的輸出端得到同相保持信號，控制若干個所述第一開關斷開，控制若干個所述第二開關斷開；

B、第1次比較：所述比較器將所述同相保持信號和地進行第一次比較并輸出第一次比較結果D(1)；

C、第2次比較：根據(jù)所述第一次比較結果D(1)，

當D(1)=1，則控制第二選擇開關連接至地；

當D(1)=0，則控制第一選擇開關連接至所述參考電壓；

所述比較器進行第2次比較并輸出第2次比較結果D(2)；

D、第k次比較：根據(jù)第k-1次比較結果D(k-1)，其中，3≤k≤N-1為約束條件，

當D(k-1)=1，控制第1個下電容組至第k-2個下電容組中的所述下電容的所述第二開關導通；

當D(k-1)=0，控制第1個上電容組至第k-2個上電容組中的所述上電容的所述第一開關導通；

比較器進行第k次比較并輸出第k次比較結果D(k)；

E、k增加1，執(zhí)行步驟D，確定所述約束條件不成立，結束執(zhí)行所述步驟D。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種控制方法，其特征在于，所述步驟D具體為：

當D(k-1)=1，控制所述第i個下電容組中第k-1-i個下電容的第一開關導通；

當D(k-1)=0，控制所述第i個上電容組中第k-1-i個上電容的第一開關導通，其中，1≤i≤k-2。