CN111786675A - 一种基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法 - Google Patents

Abstract

一种基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法，本发明通过量化两个采样点之间的码字之差，由比较器的比较结果判定电容切换方向，将以二进制增大或减小的方式寻找采样点所在区间，直到比较结果反转，确定采样点所在区间，得到新的预测码字和最终的输出码字；DAC模块采用电荷分享切换方式，只需一组电容阵列，精简了电容阵列，减少了功耗；在预测不准确时引入两组电容替补阵列，在量化过程中除使用电容替补阵列外最多有1～2个电容进行切换，能够改善微分非线性DNL，从整体上降低了模数转换器的功耗；本发明尤其适用于传感器信号幅度变化缓慢且不会突变的温度传感器信号，可以大大减少比较器的比较次数和DAC的电容阵列切换次数。

Description

一种基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，涉及一种基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法，适用于幅度变化缓慢、不会突变的温度等传感器信号量化。

背景技术

温度等传感器信号具有幅度变化缓慢且不突变的特点。量化温度等信号时，相邻两个采样点相比，往往码字差很小，因此可以采用区间预测算法进行量化，实现低功耗转换。

传统的区间预测算法将上次量化结果的高几位直接加载到本次量化的高位中，然后通过冗余电容的切换判断预测是否正确。如果预测正确则只需要将低位码字量化出来，如果预测错误则复位整个电容阵列，重新量化所有码字。

但是区间预测算法存在一个缺点，就是区间预测算法跟预测码字的位置相关。当输入信号采样点位于预测区间之外但较为接近预测区间时，前后两次采样的信号幅度变化仍然很小，但此时区间预测算法会判断预测错误，并重新量化所有码字，从而造成了能量的浪费。

为了克服传统区间预测算法的缺点，申请号为201910813740X的发明专利申请提出了一种码字重组的量化方法，以更低的功耗量化相邻两个采样点之间码字的差异部分。将上一次的量化码字加载到DAC电容阵列上，根据比较器的比较结果对该量化码字进行运算得到新的预测码字，进而指导电容进行相应的切换。重复上述过程，直至找到采样点所在码字区间。但上述码字重组的量化方法，通过重组后的新预测码字指导电容切换过程中，可能存在多个电容同时进行切换的情况，对DNL(微分非线性)的优良度有所影响，而且会带来电容阵列切换功耗高的问题；此外，在码字的运算过程中还可能存在溢出的情况。

发明内容

针对上述传统区间预测算法存在的由于预测判断错误导致能量浪费和现有的码字重组量化方存在的多个电容同时切换和码字溢出问题，本发明提出一种基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法，在预测不准确时引入两个电容替补阵列，按照电荷共享式切换方式切换第二电容替补阵列，不再通过产生的二进制码字对电容阵列进行控制，避免了码字溢出的问题；同时由于采用电荷共享式电容阵列，DAC模块不需要设置两组DAC电容阵列，能够进一步减小功耗，使电容阵列更加精简。

本发明的技术方案为：

一种基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法，所述电荷共享式模数转换器包括DAC模块、比较器和数字逻辑模块，所述DAC模块包括DAC电容阵列和两个采样电容，两个采样电容的上极板分别连接所述比较器的正向输入端和负向输入端，其下极板均连接参考地电压；所述DAC电容阵列包括N-1个量化电容以及两个冗余电容C_R1和C_R2，其中N为所述电荷共享式模数转换器的位数；将所述N-1个量化电容按照权重从高到底依次排序并编号为C_N-1至C₁，冗余电容C_R1与量化电容C₁的电容值相等，冗余电容C_R2与量化电容C₂的电容值相等，冗余电容C_R1连接在量化电容C₁之后，冗余电容C_R2连接在冗余电容C_R1之后；所述N-1个量化电容和两个冗余电容的上极板分别通过开关后连接参考高电压、参考地电压、比较器正向输入端或比较器负向输入端，所述N-1个量化电容和两个冗余电容的下极板分别通过开关后连接参考高电压、参考地电压、比较器正向输入端或比较器负向输入端；所述数字逻辑模块用于根据比较器的比较结果产生所述电荷共享式模数转换器的输出码字并控制所述DAC电容阵列中开关切换；

所述量化方法在所述电荷共享式模数转换器的一次量化过程中包括如下步骤：

步骤一、所述电荷共享式模数转换器上电，将所述两个采样电容的上极板分别连接正向输入信号和负向输入信号，将所述DAC电容阵列中的N-1个量化电容和两个冗余电容的上极板均连接参考高电压，下极板均连接参考地电压，所述DAC电容阵列采样保持；采样结束后，将两个采样电容的上极板断开连接，将上一次量化得到的输出码字中的低N-1位码字作为本次量化的原始预测码字，根据所述原始预测码字切换所述DAC电容阵列中的N-1个量化电容，比较器进行第一次比较获得第一次比较结果d₁；

步骤二、根据所述第一次比较结果d₁切换所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R1，比较器进行第二次比较获得第二次比较结果d₂；

步骤三、比较d₁和d₂，若d₁≠d₂，则结束本次量化，将所述原始预测码字加上最高位码字作为本次量化的输出码字；若d₁＝d₂，则根据所述第二次比较结果d₂切换所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R2，比较器进行第三次比较获得第三次比较结果d₃；

步骤四、比较d₂和d₃，若d₂≠d₃，判断第二次比较结果d₂，当d₂＝1时，将所述原始预测码字加一作为新的预测码字，当d₂＝0时，将所述原始预测码字减一作为新的预测码字，将所述新的预测码字加上最高位码字作为本次量化的输出码字；

若d₂＝d₃，接入第一电容替补阵列和第二电容替补阵列，所述第一电容替补阵列和第二电容替补阵列的结构与所述DAC电容阵列的结构相等；将所述第一电容替补阵列和第二电容替补阵列中所有电容的上极板连接参考高电压、下极板连接参考地电压进行复位，复位结束后，根据所述原始预测码字取反后的结果切换所述第一电容替补阵列中的N-1个量化电容，比较器进行第四次比较获得第四次比较结果d₄；

接下来按照权重最高位至权重最低位的顺序依次切换所述第二电容替补阵列中的N-1个量化电容，所述第二电容替补阵列中每一位量化电容的切换根据上一位量化电容切换后比较器进行比较获得的比较结果，所述第二电容替补阵列中的最高位量化电容C_N-1根据所述第四次比较结果d₄进行切换；所述第二电容替补阵列中的N-1个量化电容全部切换完成后，数字逻辑模块根据比较器的比较结果产生本次量化的输出码字，并将本次量化获得的输出码字中低N-1位作为下一次量化的原始预测码字。

具体的，所述步骤一中根据本次量化的原始预测码字切换所述DAC电容阵列中的N-1个量化电容的具体方法为：当本次量化的原始预测码字中第i位为1时，将所述DAC电容阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端；当本次量化的原始预测码字中第i位为0时，将所述DAC电容阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；

所述步骤四中根据所述原始预测码字取反后的结果切换所述第一电容替补阵列中的N-1个量化电容的具体方法为：将本次量化的原始预测码字取反得到N-1位替补预测码字，所述替补预测码字的第i位为1时，将所述第一电容替补阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端；所述替补预测码字的第i位为0时，将所述第一电容替补阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；i为正整数且i∈[1，N-1]。

具体的，所述步骤二中根据所述第一次比较结果d₁切换所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R1的具体方法为：当d₁＝1时，将所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R1的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；当d₁＝0时，将所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R1的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端；

所述步骤三中根据所述第二次比较结果d₂切换所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R2的具体方法为：当d₂＝1时，将所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R2的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；当d₂＝0时，将所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R2的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端。

具体的，所述步骤四中切换所述第二电容替补阵列中的N-1个量化电容的具体方法为：

比较器进行第j次比较后，根据第j次比较结果d_j切换所述第二电容替补阵列中量化电容C_N+3-j，若d_j＝1，所述第二电容替补阵列中量化电容C_N+3-j的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；若d_j＝0，所述第二电容替补阵列中量化电容C_N+3-j的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端，比较器进行第j+1次比较获得第j+1次比较结果d_j+1；j为正整数且j∈[4，N+2]。

具体的，所述两个采样电容的电容值均为量化电容C_N-1电容值的四倍。

本发明的有益效果为：本发明通过量化两个采样点之间的码字之差，由比较器的比较结果判定电容切换方向，将以二进制增大或减小的方式寻找采样点所在区间，直到比较结果反转，确定采样点所在区间，得到新的预测码字和最终的输出码字；且DAC模块采用电荷分享切换方式，只需一组电容阵列，精简了电容阵列，减少了功耗；对于温度等温度传感器信号幅度变化缓慢且不会突变的特性，采用本发明的量化方法可以大大减少比较器的比较次数和DAC的电容阵列切换次数，本发明在量化过程中，除特殊情况使用电容替补模块之外最多有1～2个电容进行切换，能够改善微分非线性DNL，从整体上降低了模数转换器的功耗。

附图说明

图1为采用本发明提出的一种基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法的模数转换器系统框图。

图2为电荷共享式模数转换器中DAC模块内部采样电容以及DAC电容阵列的量化电容和冗余电容的结构示意图。

图3为本发明提出的一种基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法中引入的两组电容替补阵列，其中图3的(a)为第一电容替补阵列内部结构图，图3的(b)为第二电容替补阵列内部结构图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步说明本发明。

本发明提出的量化方法适用于电荷共享式模数转换器，如图1所示，电荷共享式模数转换器包括DAC模块101、比较器102和数字逻辑模块，DAC模块101用于对输入信号进行采样，其输出端连接比较器模块102的输入端。数字逻辑模块用于根据比较器的比较结果产生电荷共享式模数转换器的输出码字并控制DAC电容阵列中开关切换，数字逻辑模块包括预测判断模块103、二进制码产生模块104、预测码字模块105、切换控制模块106和码字重组模块107，比较器模块102的输出端连接预测判断模块103的输入端，其时钟控制端连接预测判断模块103的第一输出端；预测判断模块103的第二输出端连接切换控制模块106的第一输入端，其第三输出端连接二进制码产生模块104的输入端，其第四输出端连接码字重组模块107的第一输入端；预测码字模块105的第一输出端连接切换控制模块106的第二输入端，其第二输出端连接码字重组模块107的第二输入端；切换控制模块106的输出端连接DAC模块101的控制输入端，控制DAC电容阵列中电容的切换；码字重组模块107的输出端打出量化码字。

DAC模块101包括DAC电容阵列和两个采样电容，本发明还引入了与DAC电容阵列结构相同的第一电容替补阵列和第二电容替补阵列，当预测准确时第一电容替补阵列和第二电容替补阵列不接入比较器，只有在预测不准确时接入第一电容替补阵列和第二电容替补阵列。如图2所示，DAC电容阵列包括基于预充电的N-1位二进制开关电容阵列以及冗余电容C_R1和冗余电容C_R2，按权重由高到低给DAC电容阵列的N-1个量化电容编号为C_N-1、C_N-2、……、C₂、C₁；如图3所示，第一电容替补阵列和第二电容替补阵列与DAC电容阵列结构相同，也包括N-1位量化电容C_N-1、C_N-2、……、C₂、C₁和两个冗余电容C_R1和C_R2，下面以DAC电容阵列为例说明其内部连接，第一电容替补阵列和第二电容替补阵列类似不再赘述。

DAC电容阵列中权重由高到低的N-1个量化电容的电容值分别是2^N-2C、2^N-3C、2C、1C，C为单位电容值，DAC电容阵列中冗余电容C_R1与量化电容C₁的电容值相等为1C，且冗余电容C_R1依次连接在DAC电容阵列量化电容C₁之后，DAC电容阵列中冗余电容C_R2与量化电容C₂的电容值相等为2C，且冗余电容C_R2依次连接在DAC电容阵列量化电容C_R1之后。DAC电容阵列中的量化电容C₁至C_N-1以及C_R1和冗余电容C_R2上极板通过开关阵列分别由各自的开关控制连接参考高电压V_pc、参考地电压、比较器P端(即比较器正向输入端)或比较器N端(即比较器负向输入端)。两个采样电容的上极板分别连接比较器两个输入端，下极板均连接参考地电压。采样电容C_sam的电容值为：

V_IR为电荷共享式模数转换器的输入电压范围大小，V_pc为输入参考高电压。为保证采样信号不在预测区间情况下正确比较，采样电容C_sam的电容值优选为量化电容C_N-1电容值的四倍C_sam＝4C_N-1。

利用本发明提出的量化方法，在电荷共享式模数转换器的每次量化过程中进行预测码字的自适应调整，包括如下步骤：

步骤一、电荷共享模数转换器上电，DAC模块中两个采样电容进行采样，将两个采样电容上极板分别连接正向输入信号Vip和负向输入信号Vin；同时将DAC电容阵列中N-1个量化电容的上极板均连接参考高电压V_pc，下极板均连接参考地电压进行预充电；采样结束后，将两个采样电容的上极板与输入信号断开，下极板不变还是接到参考地电压，DAC电容阵列中N-1个量化电容的上下极板由上一次量化得到的输出码字中低N-1位码字作为本次量化的原始预测码字进行控制连接到比较器两个输入端，预测码字模块105将原始预测码字加载到切换控制模块106，切换控制模块106控制DAC模块101中的开关阵列，使DAC电容阵列中的量化电容上下极板接到对应的比较器P端、N端，来控制量化电容的切换。具体切换方法为：当本次量化的原始预测码字中第i位为1时，将DAC电容阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端；当本次量化的原始预测码字中第i位为0时，将DAC电容阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端。同时DAC电容阵列中冗余电容C_R1和C_R2的下极板连接参考地电压，上极板连接参考高电压V_pc。然后比较器根据DAC电容阵列的输出信号进行第一次比较获得第一次比较结果d₁。

步骤二、根据第一次比较结果d₁切换DAC电容阵列中的冗余电容C_R1，第一次比较结果d₁＝1时，冗余电容C_R1切换为上极板连接比较器N端，下极板接到比较器P端；第一次比较结果d₁＝0时，冗余电容C_R1切换为上极板连接比较器P端，下极板接到比较器N端。

随后进行第二次比较，获得第二次比较结果d₂。

步骤三、判断d₁和d₂是否相等，若d₁≠d₂，则结束量化，预测码字不变，将本次量化的原始预测码字加上最高位码字作为输出码字。

若d₁＝d₂，说明输入信号不在原预测区间内需要修正当前的预测码字，根据第二次比较结果d₂切换冗余电容C_R2，当d₁＝d₂＝1时，将DAC电容阵列中的冗余电容C_R2的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；当d₁＝d₂＝0时，将DAC电容阵列中的冗余电容C_R2的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端。

随后进行第三次比较，获得第三次比较结果d₃。

步骤四、判断d₂和d₃是否相等，若d₂≠d₃，判断第三次比较结果d₃，当d₂＝1，d₃＝0时，将原始预测码字加一作为新的预测码字，将当前的预测码字(即在上一次量化后得到的预测码字)加上N-1位的

作为新的预测码字；当d₂＝0，d₃＝1时，将原始预测码字减一作为新的预测码字，将当前的预测码字(即在上一次量化后得到的预测码字)减去N-1位的

作为新的预测码字，随后将新的预测码字加上最高位码字作为最终输出码字。

若d₂＝d₃，即前三次的比较结果相同，说明输入信号不在预测区间。此时引入了第一电容替补阵列和第二电容替补阵列，首先将第一电容替补阵列和第二电容替补阵列中的所有电容(每个电容替补阵列都包括N-1个量化电容和两个冗余电容)进行复位，电容上极板接参考高电压Vpc，下极板接参考地电压。复位结束后，首先将此时的预测码字取反得到N-1位替补预测码字，根据取反后的码字切换第一电容替补阵列中的N-1个量化电容，并将第一电容替补阵列中的P₁和N₁端分别连接到比较器输入P端和N端，比较器进行第四次比较获得第四次比较结果d₄。其中第一电容替补阵列中的N-1个量化电容的切换方式与步骤一中DAC电容阵列的N-1个量化电容切换方式类似，替补预测码字的第i位为1时，将第一电容替补阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端；替补预测码字的第i位为0时，将第一电容替补阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端。

随后按照权重最高位至权重最低位的顺序依次切换第二电容替补阵列中的N-1个量化电容，第二电容替补阵列中电容切换与预测码字无关，将第二电容替补阵列中的P₂和N₂端连接到比较器P端和N端后，按照电荷共享式从高位到低位电荷共享的方式切换电容重新量化采样信号的大小得到本次量化的输出码字。首先根据d₄切换第二电容替补阵列中最高位量化电容C_N-1，若d₄＝1，第二电容替补阵列中C_N-1的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；若d₄＝0，第二电容替补阵列中C_N-1的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端，随后进行第五次比较得到d₅。根据d₅切换第二电容替补阵列中次高位量化电容C_N-2，若d₅＝1，第二电容替补阵列中C_N-2的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；若d₅＝0，第二电容替补阵列中C_N-2的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端，随后进行第六次比较得到d₆。以此类推分别切换第二电容替补阵列中的C_N-1、C_N-2、C_N-3、……、C₂、C₁，全部切换完成后，数字逻辑模块根据比较器的比较结果产生本次量化的输出码字，并将本次量化获得的输出码字中低N-1位作为下一次量化的原始预测码字。

本发明在量化过程中，只会切换一个或两个电容，解决了传统量化方法中存在多个电容同时切换的问题，改善了DNL(微分非线性)的优良度和电容阵列切换的高功耗；不存在溢出的情况。

综上所述，本发明提出一种基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法，将传统逐次逼近模数转换的量化方式转变为量化两个采样点之间的码字之差，由比较器的比较结果判定电容切换方向，将以二进制增大或减小的方式寻找采样点所在区间，直到比较结果反转，确定采样点所在区间，得到新的预测码字和最终的输出码字；其中DAC模块采用电荷分享切换方式，只需一组电容阵列；对于温度等温度传感器信号幅度变化缓慢且不会突变的特性，采用本发明的量化方法可以大大减少比较器的比较次数和DAC的电容阵列切换次数，从整体上降低了模数转换器的功耗，更加适用于传感器信号的低功耗模数转换设计。

本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其他各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法，所述电荷共享式模数转换器包括DAC模块、比较器和数字逻辑模块，所述DAC模块包括DAC电容阵列和两个采样电容，两个采样电容的上极板分别连接所述比较器的正向输入端和负向输入端，其下极板均连接参考地电压；所述DAC电容阵列包括N-1个量化电容以及两个冗余电容C_R1和C_R2，其中N为所述电荷共享式模数转换器的位数；将所述N-1个量化电容按照权重从高到底依次排序并编号为C_N-1至C₁，冗余电容C_R1与量化电容C₁的电容值相等，冗余电容C_R2与量化电容C₂的电容值相等，冗余电容C_R1连接在量化电容C₁之后，冗余电容C_R2连接在冗余电容C_R1之后；所述N-1个量化电容和两个冗余电容的上极板分别通过开关后连接参考高电压、参考地电压、比较器正向输入端或比较器负向输入端，所述N-1个量化电容和两个冗余电容的下极板分别通过开关后连接参考高电压、参考地电压、比较器正向输入端或比较器负向输入端；所述数字逻辑模块用于根据比较器的比较结果产生所述电荷共享式模数转换器的输出码字并控制所述DAC电容阵列中开关切换；

其特征在于，所述量化方法在所述电荷共享式模数转换器的一次量化过程中包括如下步骤：

步骤一、所述电荷共享式模数转换器上电，将所述两个采样电容的上极板分别连接正向输入信号和负向输入信号，将所述DAC电容阵列中的N-1个量化电容和两个冗余电容的上极板均连接参考高电压，下极板均连接参考地电压，所述DAC电容阵列采样保持；采样结束后，将两个采样电容的上极板断开连接，将上一次量化得到的输出码字中的低N-1位码字作为本次量化的原始预测码字，根据所述原始预测码字切换所述DAC电容阵列中的N-1个量化电容，比较器进行第一次比较获得第一次比较结果d₁；

步骤二、根据所述第一次比较结果d₁切换所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R1，比较器进行第二次比较获得第二次比较结果d₂；

步骤三、比较d₁和d₂，若d₁≠d₂，则结束本次量化，将所述原始预测码字加上最高位码字作为本次量化的输出码字；若d₁＝d₂，则根据所述第二次比较结果d₂切换所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R2，比较器进行第三次比较获得第三次比较结果d₃；

步骤四、比较d₂和d₃，若d₂≠d₃，判断第二次比较结果d₂，当d₂＝1时，将所述原始预测码字加一作为新的预测码字，当d₂＝0时，将所述原始预测码字减一作为新的预测码字，将所述新的预测码字加上最高位码字作为本次量化的输出码字；

若d₂＝d₃，接入第一电容替补阵列和第二电容替补阵列，所述第一电容替补阵列和第二电容替补阵列的结构与所述DAC电容阵列的结构相等；将所述第一电容替补阵列和第二电容替补阵列中所有电容的上极板连接参考高电压、下极板连接参考地电压进行复位，复位结束后，根据所述原始预测码字取反后的结果切换所述第一电容替补阵列中的N-1个量化电容，比较器进行第四次比较获得第四次比较结果d₄；

接下来按照权重最高位至权重最低位的顺序依次切换所述第二电容替补阵列中的N-1个量化电容，所述第二电容替补阵列中每一位量化电容的切换根据上一位量化电容切换后比较器进行比较获得的比较结果，所述第二电容替补阵列中的最高位量化电容C_N-1根据所述第四次比较结果d₄进行切换；所述第二电容替补阵列中的N-1个量化电容全部切换完成后，数字逻辑模块根据比较器的比较结果产生本次量化的输出码字，并将本次量化获得的输出码字中低N-1位作为下一次量化的原始预测码字。

2.根据权利要求1所述的基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法，其特征在于，所述步骤一中根据本次量化的原始预测码字切换所述DAC电容阵列中的N-1个量化电容的具体方法为：当本次量化的原始预测码字中第i位为1时，将所述DAC电容阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端；当本次量化的原始预测码字中第i位为0时，将所述DAC电容阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；

所述步骤四中根据所述原始预测码字取反后的结果切换所述第一电容替补阵列中的N-1个量化电容的具体方法为：将本次量化的原始预测码字取反得到N-1位替补预测码字，所述替补预测码字的第i位为1时，将所述第一电容替补阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端；所述替补预测码字的第i位为0时，将所述第一电容替补阵列中的量化电容C_N-i的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；i为正整数且i∈[1，N-1]。

3.根据权利要求1或2所述的基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法，其特征在于，所述步骤二中根据所述第一次比较结果d₁切换所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R1的具体方法为：当d₁＝1时，将所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R1的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；当d₁＝0时，将所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R1的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端；

所述步骤三中根据所述第二次比较结果d₂切换所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R2的具体方法为：当d₂＝1时，将所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R2的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；当d₂＝0时，将所述DAC电容阵列中的冗余电容C_R2的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端。

4.根据权利要求3所述的基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法，其特征在于，所述步骤四中切换所述第二电容替补阵列中的N-1个量化电容的具体方法为：

比较器进行第j次比较后，根据第j次比较结果d_j切换所述第二电容替补阵列中量化电容C_N+3-j，若d_j＝1，所述第二电容替补阵列中量化电容C_N+3-j的上极板连接比较器负向输入端、下极板连接比较器正向输入端；若d_j＝0，所述第二电容替补阵列中量化电容C_N+3-j的上极板连接比较器正向输入端、下极板连接比较器负向输入端，比较器进行第j+1次比较获得第j+1次比较结果d_j+1；j为正整数且j∈[4，N+2]。

5.根据权利要求1或4所述的基于动态追踪的电荷共享式模数转换器量化方法，其特征在于，所述两个采样电容的电容值均为量化电容C_N-1电容值的四倍。

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