[發明專利]一種模數轉換器、檢測裝置、轉換方法和調節方法

在審

• 申請號: 202210936445.5
• 申請日: 2022-08-05
• 公開（公告）號: CN115441868A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 呂曉鵬;王東旺;楊磊;李立;王韓;杜洪立;馬洪祥
• 申請（專利權）人: 北京兆訊恒達技術有限公司
• 主分類號: H03M1/06
• 分類號: H03M1/06;H03M1/46
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產權代理事務所(普通合伙) 11381
• 代理人: 董燁飛;陳曦

本發明公開了一種模數轉換器、檢測裝置、模數轉換方法和調節方法。該模數轉換器包括采樣保持單元、比較單元和轉換單元，其中，比較單元包括第一電源和第二電源；在采樣和保持階段，根據第一電源，通過采樣保持單元對待轉換信號進行采樣并獲取采樣信號，將采樣信號保持在采樣保持單元；在比較和轉換階段，根據轉換位的數量，通過比較單元按各轉換位逐次比較第二電源和采樣信號并逐次輸出比較結果，根據比較結果通過轉換單元逐次輸出各轉換位的轉換值并形成待轉換信號的數字轉換值。本發明通過調整可變的第二電源對模數轉換器的失調電壓進行補償，從而消除失調電壓對模數轉換器的比較量化結果的影響，能夠提高模數轉換器的量化精度。

技術領域

本發明涉及一種采用逐次逼近型寄存器的模數轉換器，同時也涉及采用該模數轉換器的檢測裝置、模數轉換方法和調節方法，屬于模擬電路技術領域。

背景技術

現有技術中，采用逐次逼近型寄存器的模數轉換器(簡稱為SAR ADC)的工作原理是將模擬輸入電壓與數模轉換器的參考電壓連續比較。例如，在第一時鐘周期期間，與最高有效位(MSB)相關的第一位判定基于模擬輸入電壓是否大于一半參考電壓來進行，在下一個時鐘周期期間，與第二最高有效位(MSB-1)相關的另一位判定基于模擬輸入電壓是否大于參考電壓的四分之一或四分之三來進行，轉換過程相應地繼續并且DAC的輸出逐次收斂到模擬輸入電壓，同時在每個時鐘周期期間估計一位，從而將模擬輸入電壓精確地轉換為數字輸入電壓。

SAR ADC廣泛應用于各類檢測裝置。然而，由于存在非理想因素引入的失調電壓，SAR ADC的量化結果受到較大影響。為此。在專利號為ZL 201910834219.4的中國發明專利中，公開了一種高精度SAR ADC結構及校準方法，包括采樣保持電路、主DAC(數模轉換器)、橋接電容校準模塊、校準DAC(數模轉換器)、比較器、數字校準和邏輯控制模塊；所述橋接電容校準模塊受數字校準和邏輯控制模塊的控制對主DAC進行橋接電容校準；所述校準DAC受數字校準和邏輯控制模塊的控制對主DAC進行電容失配校準。該技術方案不需要復雜的校準電路，不影響SAR ADC的正常量化過程，隨時都可以開啟校準，校準時不需要額外的輸入信號，可廣泛應用于電容陣列型SAR ADC。

發明內容

本發明所要解決的首要技術問題在于提供一種采用逐次逼近型寄存器的模數轉換器。

本發明所要解決的另一技術問題在于提供一種采用上述模數轉換器的檢測裝置、模數轉換方法和調節方法。

為了實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

根據本發明實施例的第一方面，提供一種采用逐次逼近型寄存器的模數轉換器，包括至少兩個轉換位，還包括：采樣保持單元、比較單元和轉換單元，其中，所述比較單元包括第一電源和第二電源；

在采樣和保持階段，根據所述第一電源，通過所述采樣保持單元對待轉換信號進行采樣并獲取采樣信號，將所述采樣信號保持在所述采樣保持單元；

在比較和轉換階段，根據所述轉換位的數量，通過所述比較單元按各轉換位逐次比較所述第二電源和所述采樣信號并逐次輸出比較結果，根據所述比較結果通過所述轉換單元逐次輸出各轉換位的轉換值并形成所述待轉換信號的數字轉換值。

其中較優地，所述第二電源為可變電源，用于在比較和轉換階段補償所述逐次比進行寄存器模數轉換器的失調電壓。

其中較優地，所述模數轉換器還包括查找表，包括所述各轉換位和對應的補償電壓值，

在比較和轉換階段，所述第二電源根據所述查找表逐次獲取各轉換位的補償電壓值。

其中較優地，所述采樣保持單元，包括第一開關、參考電源和電容陣列，所述電容陣列包括與所述轉換位的數量對應的電容支路；

所述比較單元，包括第二開關、第三開關、比較器、所述第一電源和第二電源；