[發明專利]一種低功耗模數轉換器及其控制方法

有效

• 申請號: 202011199857.2
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112104369B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（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

本發明公開了一種低功耗模數轉換器及其控制方法，低功耗模數轉換器包括電容陣列數模轉換器和比較器；電容陣列數模轉換器包括上電容陣列和下電容陣列；上電容陣列包括（N?2）個上電容組和第一起始電容，下電容陣列包括（N?2）個下電容組和第二起始電容；上電容的上極板連接至參考電壓或地，下電容的上極板連接至參考電壓或地。本發明使得上電容陣列和下電容陣列均連接至參考電壓或均連接至地，進而在比較器在進行比較時，電容陣列數模轉換器的電容量只在電容陣列數模轉換器的內部分配，使得電荷在電容陣列數模轉換器內部流動，從而實現了降低低功耗模數轉換器的功率損耗的目的。本發明可廣泛應用于電子電路技術領域中。

技術領域

本發明涉及電子電路技術領域，尤其涉及一種低功耗模數轉換器及其控制方法。

背景技術

逐次逼近型模數轉換器是一種中高精度、中等轉換速率、低功耗的模數轉換器結構，主要由模數轉換器、比較器和逐次逼近寄存器組成，其中模數轉換器的結構常常采用兩組對稱的電容陣列實現，并且每一組電容陣列需要選擇連接到不同幅值的參考電壓，在實現對輸入信號的逐次逼近比較的過程中，需要多次反復切換兩組電容陣列的參考電壓，在參考電壓反復切換的過程中，由于兩組電容陣列連接的參考電壓不一致，電荷會在兩組電容陣列之間分配流動，造成能量的消耗。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種低功耗模數轉換器及其控制方法。

第一方面，本發明實施例提供了一種低功耗模數轉換器，包括電容陣列數模轉換器和比較器；

所述電容陣列數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，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為所述低功耗模數轉換器的位數且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；

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，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模轉換器的輸出端，所述電容陣列數模轉換器的輸入端與所述電容陣列數模轉換器的輸出端連接，所述電容陣列數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。

進一步，所述低功耗模數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模轉換器的輸入端。

進一步，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。

進一步，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。

第二方面，本申請提供了一種控制方法，應用于上述的一種低功耗模數轉換器，包括以下步驟：