【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电容式模数转换器、模数转换系统、芯片及设备
本申请涉及电子
，尤其涉及一种电容式模数转换器、模数转换系统、芯片及设备。
技术介绍
模数转换器被广泛的应用于图像处理、数字视频和生物医疗等领域。而对于应用越来越广泛的手持移动终端设备而言(例如图像传感器)，低功耗对于产品电池的使用寿命有着至关重要的作用。同时随着人们对画质等感官体验的更高要求，以及追求更为细致的数据信息，这就要求模数转换器系统需要具有更快的转换速度和更高的分辨精度。现有技术中的电容式模数转换器，通常是采用多个以二进制的方式排列的电容器以实现模数转换，下面以4位的模数转换器为例，对现有技术进行介绍，图1是现有技术中示例性的电容式模数转换器的结构示意图，如图1所示，4位的模数转换器包括电容阵列11，其中电容阵列11中的电容器以二进制的方式排列，电容阵列11中的电容器的上极板与比较器12的一个输入端连接，比较器12的另一个输入端与电压生成电路连接，电容器12的输出端与逐次逼近逻辑控制器13连接，逐次逼近逻辑控制器13根据比较器12的输出端输出的比较结果，控制开关1...
【技术保护点】
一种电容式模数转换器，其特征在于，包括：/n第一电容阵列，包括N个第一电容器组，所述N个第一电容器组包括M个第一电容器，其中N为所述电容式模数转换器输出的二进制编码位数，且N为大于等于3的正整数，M为大于N的正整数；/nM个第一开关，分别与所述M个第一电容器的第一极板一一对应连接，以使逐次逼近逻辑控制器通过控制所述M个第一开关，控制所述M个第一电容器的第一极板与电压生成电路输出端、第一采样电压输出端的连接；/n比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其中，所述M个第一电容器的第二极板与所述第一输入端连接，所述电压生成电路的第一输出端与所述第二输入端连接，所述比较器用于比...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种电容式模数转换器，其特征在于，包括：
第一电容阵列，包括N个第一电容器组，所述N个第一电容器组包括M个第一电容器，其中N为所述电容式模数转换器输出的二进制编码位数，且N为大于等于3的正整数，M为大于N的正整数；
M个第一开关，分别与所述M个第一电容器的第一极板一一对应连接，以使逐次逼近逻辑控制器通过控制所述M个第一开关，控制所述M个第一电容器的第一极板与电压生成电路输出端、第一采样电压输出端的连接；
比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其中，所述M个第一电容器的第二极板与所述第一输入端连接，所述电压生成电路的第一输出端与所述第二输入端连接，所述比较器用于比较所述第一输入端收到的电压值和所述第二输入端收到的电压值，并经由所述比较器的输出端输出分别对应于N位二进制编码的N个比较结果；
所述逐次逼近逻辑控制器，与所述比较器的输出端连接，用于根据所述比较器的输出端输出的比较结果，控制所述M个第一开关。
根据权利要求1所述的电容式模数转换器，其特征在于，还包括：
第二开关，所述第二开关的一端与所述比较器的第一输入端连接，所述第二开关的另一端与所述电压生成电路的第一输出端连接，所述电压生成电路的第一输出端输出第一参考电压。
根据权利要求2所述的电容式模数转换器，其特征在于，
所述逐次逼近逻辑控制器，用于在采样阶段，控制所述M个第一开关，使M个第一电容器的第一极板与所述第一采样电压输出端连接，控制所述第二开关，使所述比较器的第一输入端与所述电压生成电路的第一输出端连接。
根据权利要求3所述的电容式模数转换器，其特征在于，
所述逐次逼近逻辑控制器，用于在转换阶段，控制所述M个第一开关和所述第二开关，以使所述M个第一电容器工作在第n个比较模式，其中，n＝1，……，N；
所述比较器，用于在所述M个第一电容器工作在所述第n个比较模式的情况下，比较所述比较器的第一输入端收到的电压值和所述比较器的第二输入端收到的电压值的大小，确定所述N个比较结果中的第n个比较结果，并将所述第n个比较结果输出至所述逐次逼近逻辑控制器，其中所述第n个比较结果对应于所述N位二进制编码中的第N-n+1位二进制编码。
根据权利要求4所述的电容式模数转换器，其特征在于，
所述逐次逼近逻辑控制器，用于在转换阶段，控制所述第二开关，断开所述比较器的第一输入端与所述电压生成电路的第一输出端之间的连接；
控制所述M个第一开关，使包括多个第一电容器的第一电容器组中的第一电容器接第二参考电压或接地，使包括一个第一电容器的第一电容器组中的第一电容器接第三参考电压或接第四参考电压，以使所述M个第一电容器工作在第n个比较模式。
根据权利要求5所述的电容式模数转换器，其特征在于，
所述逐次逼近逻辑控制器，针对每个包括多个第一电容器的第一电容器组，所述逐次逼近逻辑控制器控制该第一电容器组中的多个第一电容器对应的第一开关，使所述多个第一电容器中第一部分第一电容器的第一极板连接电压生成电路的第二输出端，第二部分第一电容器的第一极板接地，以使所述M个第一电容器工作在第一个比较模式；
根据所述比较器输出的第一个比较结果，针对每个包括多个第一电容器的第一电容器组，所述逐次逼近逻辑控制器控制该第一电容器组中的第一开关，使第一极板连接电压生成电路的第二输出端的任意一个第一电容器的第一极板接地，或者，使第一极板接地的任意一个第一电容器的第一极板连接电压生成电路的第二输出端，以使所述M个第一电容器工作在第二个比较模式；
根据所述比较器输出的第m个比较结果，控制所述第N-m+2个第一电容器组中的任意一个第一极板接地的第一电容器的第一开关，使该第一电容器的第一极板与所述电压生成电路的第二输出端连接；或者，控制所述第N-m+2个第一电容器组中的任意一个第一极板与所述电压生成电路的第二输出端连接的第一电容器的第一开关，使该第一电容器的第一极板接地，以使所述M个第一电容器工作在第m+1个比较模式，m＝2，……，N-2；
根据所述比较器输出的第N-1个比较结果，控制第3个第一电容器组中的第一电容器的第一开关，使该第一电容器的第一极板连接所述电压生成电路的第三输出端或所述电压生成电路的第四输出端；
根据所述比较器输出的第N个比较结果，控制第2个第一电容器组中的第一电容器的第一开关，使该第一电容器的第一极板连接所述电压生成电路的第三输出端或所述电压生成电路的第四输出端；
其中，所述电压生成电路的第二输出端输出第二参考电压，所述电压生成电路的第三输出端输出第三参考电压，所述电压生成电路的第四输出端输出第四参考电压。
根据权利要求6所述的电容式模数转换器，其特征在于：
所述第一部分第一电容器与所述第二部分第一电容器的个数相等，且所述第一部分第一电容器和所述第二部分第一电容器组成了该第一电容器组。
根据权利要求1-7任一项所述的电容式模数转换器，其特征在于，包括：
所述N个第一电容器组中的第一个第一电容器组的电容量为C，所述N个第一电容器组中的第k个第一电容器组的电容量为2
k-2C，C为单位电容量；
所述N个第一电容器组中的第p个第一电容器组包括一个第一电容器，p为小于等于3的整数，所述N个第一电容器组中的第q个第一电容器组包括多个第一电容器C，q为大于3的整数。
根据权利要求1-7任一项所述的电容式模数转换器，其特征在于，
所述比较器具体用于在所述比较器的第一输入端收到的电压值大于或等于所述比较器的第二输入端收到的电压值的情况下，输出的比较结果为1；在所述比较器的第一输入端收到的电压值小于所述比较器的第二输入端收到的电压值的情况下，输出的比较结果为0。
根据权利要求1-7任一项所述的电容式模数转换器，其特征在于，包括：
若第一电容器组的电容量为4C的整数倍，则该第一电容器组包括4个电容量相等的电容器。
一种电容式模数转换器，其特征在于，包括：
第一电容阵列，包括N个第一电容器组，所述N个第一电容器组包括M个第一电容器，其中N为所述电容式模数转换器输出的二进制编码位数，且N为大于等于3的正整数，M为大于N的正整数；
第二电容阵列，包括N个第二电容器组，所述N个第二电容器组包括M个第二电容器；
M个第一开关，分别与所述M个第一电容器的第一极板一一对应连接，以使逐次逼近逻辑控制器通过控制所述M个第一开关，控制所述M个第一电容器的第一极板与电压生成电路输出端、第一采样电压输出端的连接；
M个第三开关，分别与所述M个第二电容器的第一极板一一对应连接，以使逐次逼近逻辑控制器通过控制所述M个第三开关，控制所述M个第二电容器的第一极板与所述电压生成电路输出端、第二采样电压输出端的连接；
比较器，所述比较器包括第一输入端、第二输入端和输出端，其中，所述M个第一电容器的第二极板与所述第一输入端连接，所述M个第二电容器的第二极板与所述第二输入端连接，所述比较器用于比较所述第一输入端收到的电压值和所述第二输入端收到的电压值，并经由所述比较器的输出端输出分别对应于N位二进制编码的N个比较结果；
逐次逼近逻辑控制器，与所述比较器的输出端连接，用于根据所述比较器的输出端输出的比较结果，控制所述M个第一开关和所述M个第三开关。
根据权利要求11所述的电容式模数转换器，其特征在于，还包括：
第二开关，所述第二开关的一端与所述比较器的第一输入端连接，所述第二开关的另一端与所述电压生成电路的第一输出端连接，所述电压生成电路的第一输出端输出第一参考电压；
第四开关，所述第四开关的一端与所述比较器的第二输入端连接，所述第四开关的另一端与所述电压生成电路的第一输出端连接，所述电压生成电路的第一输出端输出第一参考电压。
根据权利要求12所述的电容式模数转换器，其特征在于，
所述逐次逼近逻辑控制器，用于在采样阶段，控制所述M个第一开关，使M个第一电容器的第一极板与所述第一采样电压输出端连接，控制所述第二开关，使所述比较器的第一输入端与所述电压生成电路的第一输出端连接；
控制所述M个第三开关，使M个第二电容器的第一极板与所述第二采样电压输出端连接，控制所述第四开关，使所述比较器的第二输入端与所述电压生成电路的第一输出端连接。
根据权利要求13所述的电容式模数转换器，其特征在于，
所述逐次逼近逻辑控制器，用于转换阶段，控制所述M个第一开关、所述第二开关、所述M个第三开关和所述第四开关，以使所述M个第一电容器和所述M个第二电容器工作在第n个比较模式，其中，n＝1，……，N；
所述比较器，用于在所述M个第一电容器和所述M个第二电容器工作在所述第n个比较模式的情况下，比较所述比较器的第一输入端收到的电压值和所述比较器的第二输入端收到的电压值的大小，确定所述N个比较结果中的第n个比较结果，并将所述第n个比较结果输出至所述逐次逼近逻辑控制器，其中所述第n个比较结果对应于所述N位二进制编码中的第N-n+1位二进制编码。
根据权利要求14所述的电容式模数转换器，其特征在于，
所述逐次逼近逻辑控制器，用于在转换阶段，控制所述第二开关，断开所述比较器的第一输入端与所述电压生成电路的第一输出端之间的连接，控制所述第四开关，断开所述比较器的第二输入端与所述电压生成电路的第一输出端之间的连接；
控制所述M个第一开关，使包括多个第一电容器的第一电容器组中的第一电容器接第二参考电压或接地，使包括一个第一电容器的第一电容器组中的第一电容器接第三参考电压或接第四参考电压，控制所述M个第三开关，使包括多个第二电容器的第二电容器组中的第二电容器接第二参考电压或接地，使包括一个第二电容器的第二电容器...
【专利技术属性】
技术研发人员：范硕，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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