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专利号: 2019106203002
申请人: 湖北汽车工业学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电容型逐次逼近型模数转换器,所述转换器包括:电容阵列,采样电路,比较器、SAR逻辑控制和寄存器电路;其特征在于:所述电容阵列包括正端电容阵列和负端电容阵列;所述正端电容阵列由首组电容和N组电容值为2i-2C0的电容按二进制递增排列组成,其中所述首组电容由C0/2和C0/2和并联组成,N组中的每组电容由两个电容值相同的电容Cpai和Cpbi组成,其中,i是自然数,其取值范围[1,N];

所述负端电容阵列由首组电容和N组电容值为2i-2C0的电容按二进制递增排列组成,其中所述首组电容由C0/2和C0/2和并联组成,N组中的每组电容由两个电容值相同的电容Cnai和Cnbi组成,其中,i是自然数,其取值范围[1,N];

所述Cpai的下极板连接至GND,所述Cpbi的下极板连接至Vref;所述Cnai的下极板连接至Vref,所述Cnbi的下极板连接至GND;其中所述Vref是高电平参考电压,所述GND是低电平参考电压。

2.根据权利要求1所述的转换器,其特征在于:所述比较器为分时工作比较器,所述分时工作比较器包括全差分动态比较器和静态预防大比较器。

3.根据权利要求2所述的转换器,其特征在于:所述电容阵列具体为12-bit的电容阵列,所述全差分动态比较器比较前7-bit的输出电压,所述静态预防大比较器比较后5-bit的输出电压。

4.根据权利要求1所述的转换器,其特征在于:所述比较器为分时工作比较器,所述分时工作比较器包括:双尾电流全动态比较器、静态预放大器和锁存比较器级联构成的静态预放大比较器。

5.根据权利要求4所述的转换器,其特征在于:所述电容阵列具体为12-bit的电容阵列,所述双尾电流全动态比较器比较前7-bit的输出电压,所述静态预放大比较器比较后5-bit的输出电压。

6.一种电容型逐次逼近型模数转换器,所述转换器包括:电容阵列,采样电路,比较器、SAR逻辑控制和寄存器电路;其特征在于:所述比较器为分时工作比较器,所述分时工作比较器包括全差分动态比较器和静态预防大比较器;

所述电容阵列具体为12-bit的电容阵列,所述全差分动态比较器比较前7-bit的输出电压,所述静态预防大比较器比较后5-bit的输出电压。

7.根据权利要求6所述的转换器,其特征在于:所述前7-bit电容阵列和所述后5-bit电容阵列分别包括正端电容阵列和负端电容阵列;所述正端电容阵列由首组电容和N组电容值为2i-2C0的电容按二进制递增排列组成,其中所述首组电容由C0/2和C0/2和并联组成,N组中的每组电容由两个电容值相同的电容Cpai和Cpbi组成,其中,i是自然数,其取值范围[1,N],所述前7-bit电容阵列中的N为6,所述后5-bit电容阵列中的N为4;

所述负端电容阵列由首组电容和N组电容值为2i-2C0的电容按二进制递增排列组成,其中所述首组电容由C0/2和C0/2和并联组成,N组中的每组电容由两个电容值相同的电容Cnai和Cnbi组成,其中,i是自然数,其取值范围[1,N];

所述Cpai的下极板连接至GND,所述Cpbi的下极板连接至Vref;所述Cnai的下极板连接至Vref,所述Cnbi的下极板连接至GND;其中所述Vref是高电平参考电压,所述GND是低电平参考电压。

8.一种电容型逐次逼近型模数转换器,所述转换器包括:电容阵列,采样电路,比较器、SAR逻辑控制和寄存器电路;其特征在于:所述比较器为分时工作比较器,所述分时工作比较器包括:双尾电流全动态比较器、静态预放大器和锁存比较器级联的结构;

所述电容阵列具体为12-bit的电容阵列,所述双尾电流全动态比较器比较前7-bit的输出电压,所述静态预放大器和锁存比较器级联的结构比较后5-bit的输出电压。

9.根据权利要求8所述的转换器,其特征在于:所述前7-bit电容阵列和所述后5-bit电容阵列分别包括正端电容阵列和负端电容阵列;所述正端电容阵列由首组电容和N组电容值为2i-2C0的电容按二进制递增排列组成,其中所述首组电容由C0/2和C0/2和并联组成,N组中的每组电容由两个电容值相同的电容Cpai和Cpbi组成,其中,i是自然数,其取值范围[1,N],所述前7-bit电容阵列中的N为6,所述后5-bit电容阵列中的N为4;

i-2

所述负端电容阵列由首组电容和N组电容值为2 C0的电容按二进制递增排列组成,其中所述首组电容由C0/2和C0/2和并联组成,N组中的每组电容由两个电容值相同的电容Cnai和Cnbi组成,其中,i是自然数,其取值范围[1,N];

所述Cpai的下极板连接至GND,所述Cpbi的下极板连接至Vref;所述Cnai的下极板连接至Vref,所述Cnbi的下极板连接至GND;其中所述Vref是高电平参考电压,所述GND是低电平参考电压。

10.利用权利要求1-5中任一转换器进行转换的方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:

采样步骤:所述正端电容阵列、所述正负端电容阵列的上极板分别接正负端输入信号Vinp和Vinn,所述正端电容阵列、所述正负端电容阵列的的下极板按初始状态连接;

比较步骤:直接比较所述正端电容阵列、所述正负端电容阵列的采样电压,就可以得到MSB的结果;

如果最高有效位MSB=1,则次高位的Cpa电容下极板电平保持为GND,Cpb电容下极板电平由Vref切换至GND;次高位的Cna电容下极板电平保持为Vref,Cnb电容的下极板电平由GND切换至Vref;如果MSB=0,则电容电平切换方向和MSB=1时相反;

在开关电平切换完成后,通过所述比较器即可得到次高位的结果,以此类推,由高到低逐次得出N位的转换结果。

11.一种电容型逐次逼近型模数转换器,所述转换器包括:电容阵列,采样电路,比较器、SAR逻辑控制和寄存器电路;其特征在于:所述电容阵列包括正端电容阵列和负端电容阵列;所述正端电容阵列采用7+4分段式电容阵列结构,高位为7位电容阵列,低位为4位电容阵列;所述高位的7位电容阵列,电容值按二进制递增,第5~11位的电容由2C0递增到

128C0;所述低位的4位电容阵列,电容值按二进制递增,第1~4位的电容由2C0递增到16C0;

桥接电容值为C0,C0为单位电容值;第1~11位的电容由两个电容值相同的电容Cpai和Cpbi(i=1~11)并联组成,电容下极板在电平Vref和GND之间进行切换;末尾为冗余位,由C0/2和C0/

2和并联组成,电容下极板电平分别固定连接至Vref和GND,不进行电平的切换;

所述负端电容阵列采用7+4分段式电容阵列结构,高位为7位电容阵列,低位为4位电容阵列;所述高位的7位电容阵列,电容值按二进制递增,第5~11位的电容由2C0递增到128C0;

所述低位的4位电容阵列,电容值按二进制递增,第1~4位的电容由2C0递增到16C0;桥接电容值为C0,C0为单位电容值;第1~11位的电容由两个电容值相同的电容Cnai和Cnbi(i=1~

11)并联组成,电容下极板在电平Vref和GND之间进行切换;末尾为冗余位,由C0/2和C0/2和并联组成,电容下极板电平分别固定连接至GND和Vref,不进行电平的切换。

12.根据权利要求11所述的转换器,其特征在于:所述电容阵列的下极板通过开关连接至两个电平以进行电平切换,分别是高电平参考电压Vref和低电平地电压GND。初始状态时,正端电容阵列的Cpai(i=11~1)电容下极板连接至GND,Cpbi(i=11~1)电容下极板连接至Vref;负端电容阵列的Cnai(i=11~1)电容下极板连接至Vref,Cnbi(i=11~1)电容下极板连接至GND。