[發明專利]電容數字轉換電路

在審

• 申請號: 202110571568.9
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113422608A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 葉樂;李和倚;黃如;張昊;包遠鑫
• 申請（專利權）人: 杭州微納核芯電子科技有限公司
• 主分類號: H03M1/46
• 分類號: H03M1/46;H03M3/00
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 孔垂超

1.一種電容數字轉換電路，其特征在于，包括第一模塊、比較器和動態范圍自適應滑動模塊；

所述第一模塊包括依次連接的逐次逼近單元、第一加法器、第一數模轉換器、第二加法器、第三加法器和積分單元，還包括與所述第三加法器相連接的第二數模轉換器；

所述比較器、所述動態范圍自適應滑動模塊和所述第一加法器依次連接；

所述比較器與所述第二數模轉換器相連接。

2.根據權利要求1所述的電容數字轉換電路，其特征在于，所述動態范圍自適應滑動模塊包括依次連接的比特流采樣單元、電平密度計算單元和范圍滑動單元。

3.根據權利要求1所述的電容數字轉換電路，其特征在于，所述動態范圍自適應滑動模塊還包括計數器，所述計數器與所述比特流采樣單元相連接。

4.根據權利要求1所述的電容數字轉換電路，其特征在于，所述第二數模轉換單元為參考電容。

5.根據權利要求1所述的電容數字轉換電路，其特征在于，所述電容數字轉換電路還包括與所述第一模塊結構完全相同的第二模塊；所述第二模塊的積分單元、所述比較器以及所述第二模塊的第二數模轉換器依次連接；所述動態范圍自適應滑動模塊與所述第二模塊的第一加法器相連接；所述第一模塊和所述第二模塊共同構成偽差分結構。

6.一種電容數字轉換方法，其特征在于，通過權利要求1-4中任一項所述的電容數字轉換電路實現；所述方法包括：

所述逐次逼近單元通過逐次逼近算法對待測電容傳感信號進行粗量化，得到粗量化結果；

所述第一加法器計算所述粗量化結果與補償值的和，所述補償值來自所述動態范圍自適應滑動模塊；

所述第一數模轉換器將所述和轉換為模擬信號；

所述第二加法器計算所述待測電容傳感信號與所述模擬信號的差值；

所述第三加法器計算所述差值與來自第二數模轉換器的模擬信號的差值；

所述積分單元對來自所述第三加法器的差值進行積分，得到積分值；

所述比較器對所述積分值與參考值進行差分運算，將運算結果轉換為比特流；

所述動態范圍自適應滑動模塊根據所述比特流判斷是否需要對所述粗量化結果進行補償，若要進行補償則計算出補償值，并將所述補償值輸入第一加法器；

所述第二數模轉換器將來自所述比較器的比特流轉換為模擬信號，將轉換出的模擬信號輸入所述第三加法器。

7.根據權利要求6所述的電容數字轉換方法，其特征在于，所述動態范圍自適應滑動模塊包括依次連接的比特流采樣單元、電平密度計算單元和范圍滑動單元；

所述動態范圍自適應滑動模塊根據所述比特流判斷是否需要對所述粗量化結果進行補償，若要進行補償則計算出補償值，包括：

所述比特流采樣單元對所述比較器輸出的比特流進行采樣，得到采樣結果；

所述電平密度計算單元對所述采樣結果進行高電平密度計算或低電平密度計算，得到電平密度計算結果；

所述范圍滑動單元根據所述電平密度計算結果確定是否需要對所述粗量化結果進行補償，若需要進行補償則計算出補償值。

8.根據權利要求6所述的電容數字轉換方法，其特征在于，所述電容數字轉換電路還包括與所述第一模塊結構完全相同的第二模塊；所述第二模塊的積分單元、所述比較器以及所述第二模塊的第二數模轉換器依次連接；所述動態范圍自適應滑動模塊與所述第二模塊的第一加法器相連接；

所述第一模塊的逐次逼近單元粗量化處理的是正向的待測電容傳感信號；

所述第二模塊的逐次逼近單元粗量化處理的是負向的待測電容傳感信號；

所述參考值為所述第二模塊的積分單元的積分值。