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申请/专利权人：电子科技大学中山学院

摘要：本发明公开了一种小面积电容分裂结构逐次逼近型模数转换器及控制方法，属于集成电路技术领域。其中模数转换器包括电容阵列、比较器、移位寄存器和控制模块；电容阵列包括正相电容阵列和反相电容阵列正相电容阵列和反相电容阵列均包括并联的低阵列和高阵列。本发明通过正相电容阵列和反相电容阵列，可以在比较时切换电压，电容阵列不消耗任何开关能量进行第1次比较，消耗负能量进行第2次比较，不消耗任何开关能量进行第3次比较，而且每次开关电容阵列消耗的能量均比传统结构消耗的能量小，能够有效减小电容阵列的平均开关功耗。另外，本发明提出的电容阵列数模转换器DAC使用电容总个数为2N‑1，相较于传统结构，能有效节省面积。

主权项：1.一种针对小面积电容分裂结构逐次逼近型模数转换器的控制方法，其特征在于，包括四个阶段；其中，第一阶段包括：控制第一采样开关和第二采样开关导通，进行电压采样；其中，高阵列中全部电容连接的三选一开关的另一端连接第一电压，低阵列中全部电容连接的三选一开关的另一端连接第三电压；获得第一比较结果D1；第二阶段包括：断开第一采样开关和第二采样开关，根据第一比较结果D1调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态，以改变比较器的同相输入端和或反相输入端上电压值，获得第二比较结果D2；第三阶段包括：根据第二比较结果D2调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态，以缩小比较器的同相输入端与反相输入端之间的电压差，获得第三比较结果D3；第四阶段包括：依次根据上一次比较结果Di-1调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态，以逐渐缩小比较器的同相输入端与反相输入端之间的电压差，获得最终的比较结果DN，i＝4～N；所述根据第二比较结果D2调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态，包括：当D1D2为11时，将反相电容阵列的低阵列中全部电容连接的三选一开关从第二电压Vcm切换到第一电压Vref，正相电容阵列输出电压V+保持不变，反相电容阵列输出电压V-提高了Vref4；当D1D2为10时，将反相电容阵列的高阵列中全部电容连接的三选一开关从第一电压Vref切换到第二电压Vcm，正相电容阵列输出电压V+保持不变，反相电容阵列输出电压V-降低了Vref4；当D1D2为01时，将正相电容阵列的高阵列中全部电容连接的三选一开关从第一电压Vref切换到第二电压Vcm，正相电容阵列输出电压V+降低了Vref4，反相电容阵列输出电压V-保持不变；当D1D2为00时，将正相电容阵列的低阵列中全部电容连接的三选一开关从第二电压Vcm切换到第一电压Vref，正相电容阵列输出电压V+提高了Vref4，反相电容阵列输出电压V-保持不变；所述依次根据上一次比较结果Di-1调整正相电容阵列和反相电容阵列上的三选一开关的工作状态，包括：当D1Di-1为11时，将正相电容阵列的高阵列中相应电容连接的三选一开关从第二电压Vcm切换到第三电压gnd，正相电容阵列输出电压V+降低了Vref2i-1，反相电容阵列输出电压V-保持不变；当D1Di-1为10时，将正相电容阵列的低阵列中相应电容连接的三选一开关从第三电压gnd切换到第二电压Vcm，正相电容阵列输出电压V+提高了Vref2i-1，反相电容阵列输出电压V-保持不变；当D1Di-1为01时，将反相电容阵列的低阵列中相应电容连接的三选一开关从第三电压gnd切换到第二电压Vcm，正相电容阵列输出电压V+保持不变，反相电容阵列输出电压V-提高了Vref2i-1；当D1Di-1为00时，将反相电容阵列的高阵列中相应电容连接的三选一开关从第二电压Vcm切换到第三电压gnd，正相电容阵列输出电压V+保持不变，反相电容阵列输出电压V-降低了Vref2i-1；所述小面积电容分裂结构逐次逼近型模数转换器，包括：电容阵列，包括正相电容阵列和反相电容阵列，所述正相电容阵列的一端连接第一采样开关的一端，所述反相电容阵列的一端连接第二采样开关的一端；所述正相电容阵列和反相电容阵列均包括并联的低阵列和高阵列，所述低阵列和高阵列均并联有n个电容值不同的电容；各所述电容的一端连接采样开关的一端，另一端连接一个三选一开关的一端；所述三选一开关的另一端可连接第一电压、第二电压和第三电压，且第一电压＞第二电压＞第三电压；比较器，用于对所述正相电容阵列和所述反相电容阵列输出的电压进行比较，所述比较器的同相输入端连接正相电容阵列的一端，所述比较器的反相输入端连接反相电容阵列的一端，所述比较器的输出端与移位寄存器连接；其中所述第一采样开关和第二采样开关在采取期间导通，在比较期间关闭；移位寄存器，用于存储比较器输出的比较结果；控制模块，用于控制所有的三选一开关的工作状态；其中，一个N位逐次逼近型模数转换器通过N次切换三选一开关的工作状态来获得最终的结果，且三选一开关的第N次工作状态根据第N-1次的比较结果来决定；n＝N-2。

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