CN112865796B - 一种模数转换器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模数转换器及其控制方法，所述模数转换器包括：电容阵列数模转换器，所述电容阵列数模转换器包括正相电容阵列和反相电容阵列；所述正相电容阵列包括第一电容阵列和第一电容，所述第一电容阵列包括N‑3个第一加权电容；所述反相电容阵列包括第二电容阵列和第二电容，所述第二电容阵列包括N‑3个第二加权电容；比较器；控制器。本发明使得电容阵列模数转换器能够减少使用高电容值的电容的数量，从而达到缩小电容阵列模数转换器的工艺尺寸以及降低电容阵列模数转换器的功耗的目的。本发明可广泛应用于电子电路技术领域中。

Description

一种模数转换器及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种模数转换器及其控制方法。

背景技术

逐次逼近型模数转换器是一种中高精度、中等转换速率、低功耗的模数转换器结构，主要由模数转换器、比较器和逐次逼近寄存器、控制器等组成，其中模数转换器的结构在采用电容阵列实现时，该电容阵列多采用二进制加权电容阵列实现，由于二进制加权电容阵列的电容值是呈指数形式增长，随着逐次逼近型模数转换器的位数越多，电容的电容值呈现出快速爆炸式增长的情形，进而使得电容的体积愈来愈大(通常情况下，电容的电容值越大，电容体积也越大)，这无疑是对逐次逼近型模数转换器的制造工艺提出了难题，此外，由于电容的电容值呈现指数形式增长，在电容的电容值越大的情况下，消耗的功率也越多。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种模数转换器及其控制方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种模数转换器，包括：

电容阵列数模转换器，所述电容阵列数模转换器包括正相电容阵列和反相电容阵列；

所述正相电容阵列包括第一电容阵列和第一电容，所述第一电容阵列包括N-3个第一加权电容，第i个所述第一加权电容的电容值为2^N-i-3C，所述第一电容的电容值为C，所述N为所述模数转换器的位数且N≥4，1≤i≤N-3，C表示一个单位电容，i为自然数；

所述反相电容阵列包括第二电容阵列和第二电容，所述第二电容阵列包括N-3个第二加权电容，第i个所述第二加权电容的电容值为2^N-i-3C，所述第二电容的电容值为C，所述N为所述模数转换器的位数且N≥4，1≤i≤N-3，C表示一个单位电容，i为自然数；

每一个所述第一加权电容的上极板连接至第一参考电压或第二参考电压或地，每一个所述第一加权电容的下极板连接输入信号，所述第一电容的上极板连接至所述第二参考电压或第三参考电压或第四参考电压或地，所述第一电容的下极板连接至输入信号；

每一个所述第二加权电容的上极板连接至所述第一参考电压或所述第二参考电压或所述输入信号或地，每一个所述第二加权电容的下极板连接所述第一参考电压，所述第二电容的上极板连接至所述第二参考电压或所述第三参考电压或所述第四参考电压或所述输入信号或地，所述第二电容的下极板连接至所述第一参考电压；

比较器，所述比较器的正相输入端连接所述第一电容的下极板，所述比较器的反相输入端连接所述第二电容的下极板；

控制器，所述控制器与所述比较器的输出端连接，所述控制器用于根据所述比较器的输出结果调整所述电容阵列数模转换器的参考电压。

进一步，所述模数转换器还包括采样开关模块，所述采样开关包括第一采样开关和第二采样开关；

所述第一采样开关的一端用于与所述输入信号连接，所述第一采样开关的另一端与每一个所述第一加权电容的下极板连接；

所述第二采样开关的一端用于与所述第一参考电压连接，所述第二采样开关的另一端与每一个所述第二加权电容的下极板连接。

进一步，所述同相电容阵列包括第一四向选择开关和若干个三向选择开关；

通过所述第一四向选择开关实现所述第一电容的上极板连接至所述第二参考电压或所述第三参考电压或所述第四参考电压或地；

通过所述三向选择开关实现所述第一加权电容的上极板连接至第一参考电压或第二参考电压或地，每一个所述第一加权电容的下极板连接输入信号。

进一步，所述反相电容阵列包括五向选择开关和若干个第二四向选择开关；

通过所述五向选择开关实现所述第二电容的上极板连接至所述第二参考电压或所述第三参考电压或所述第四参考电压或所述输入信号或地；

通过所述四向选择开关实现所述第二加权电容的上极板连接至所述第一参考电压或所述第二参考电压或所述输入信号或地。

第二方面，本申请提供了一种控制方法，应用于上述的一种模数转换器，包括以下步骤：

A、双采样：控制每一个所述第一加权电容的上极板连接至地，控制所述第一电容的上极板连接至地；

控制第一采样开关闭合，使得每一个所述第一加权电容的下极板连接至所述输入信号以及所述第一电容的下极板连接至所述输入信号；

控制每一个所述第二加权电容的上极板连接至所述输入信号，控制所述第二电容的上极板连接至所述输入信号；

控制第二采样开关闭合，使得每一个所述第二加权电容的下极板连接至所述第一参考电压以及所述第二电容的下极板连接至所述第一参考电压；

所述输入信号进入所述电容阵列数模转换器得到正相保持信号和反相保持信号，控制所述第一采样开关断开，控制第二采样开关断开；

B、第1次比较：所述比较器将所述同相保持信号和反相保持信号进行第一次比较并输出第一次比较结果D(1)；

C、第2次比较：根据所述第一次比较结果D(1)，

当D(1)＝1，则控制每一个所述第二加权电容的上极板连接至第二参考电压，控制所述第二电容的上极板连接至第二参考电压；

当D(1)＝0，则控制每一个所述第一加权电容的上极板连接至第二参考电压，控制所述第一电容的上极板连接至第二参考电压；

所述比较器进行第2次比较并输出第2次比较结果D(2)；

D、第k次比较：根据第一次比较结果D(1)和第k-1次比较结果D(k-1)，其中，3≤k≤N-1为约束条件，

当D(1)D(k-1)＝11，控制第k-2个第二加权电容的上极板连接至第一参考电压；

当D(1)D(k-1)＝10，控制第k-2个第一加权电容的上极板连接至第二参考电压；

当D(1)D(k-1)＝01，控制第k-2个第二加权电容的上极板连接至第二参考电压；

当D(1)D(k-1)＝00，控制第k-2个第一加权电容的上极板连接至第一参考电压；

比较器进行第k次比较并输出第k次比较结果D(k)；

E、k增加1，执行步骤D，确定所述约束条件不成立，结束执行所述步骤D；

F、第N次比较：根据所述第1次比较结果D(1)和所述第N-1次比较结果D(N-1)，

当D(1)D(N-1)＝11，控制第二电容的上极板连接至第四参考电压；

当D(1)D(N-1)＝10，控制第一电容的上极板连接至第三参考电压；

当D(1)D(N-1)＝01，控制第二电容的上极板连接至第三参考电压；

当D(1)D(N-1)＝00，控制第一电容的上极板连接至第四参考电压；

所述比较器进行第N次比较并输出第N次比较结果D(N)。

本发明的有益效果是：通过设置第一电容阵列以及第二电容阵列可选择连接至多个参考电压，并在比较器比较的过程中，逐次升高第一加权电容或第二加权电容的参考电压，同时设置第一电容和第二电容可选择地连接到多个参考电压，使得电容阵列模数转换器能够减少使用高电容值的电容的数量，从而达到缩小电容阵列模数转换器的工艺尺寸以及降低电容阵列模数转换器的功耗的目的。

附图说明

图1是本发明实施例一种模数转换器的电路原理图；

图2是本发明一个实施例的4位模数转换器的采样和第一次比较示意图；

图3是本发明一个实施例的4位模数转换器的第二次比较示意图；

图4是本发明一个实施例的4位模数转换器的第三次比较示意图；

图5是本发明一个实施例的4位模数转换器的第四次比较示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。

参照图1，本发明实施例提供了一种模数转换器，包括：

电容阵列数模转换器，电容阵列数模转换器包括正相电容阵列和反相电容阵列；

正相电容阵列包括第一电容C₁阵列和第一电容C₁，第一电容阵列包括N-3个第一加权电容，第i个第一加权电容的电容值为2^N-i-3C，第一电容C₁的电容值为C，N为模数转换器的位数且N≥4，1≤i≤N-3，C表示一个单位电容，i为自然数；

反相电容阵列包括第二电容阵列和第二电容C₂，所述第二电容阵列包括N-3个第二加权电容，第i个所述第二加权电容的电容值为2^N-i-3C，所述第二电容C₂的电容值为C，所述N为所述模数转换器的位数且N≥4，1≤i≤N-3，C表示一个单位电容，i为自然数；

每一个第一加权电容的上极板连接至第一参考电压V_ref或第二参考电压V_ref/2或地gnd，每一个第一加权电容的下极板连接输入信号V_in，第一电容C₁的上极板连接至第二参考电压V_ref/2或第三参考电压V_ref/4或第四参考电压3V_ref/4或地gnd，第一电容C₁的下极板连接至输入信号V_in；

每一个第二加权电容的上极板连接至第一参考电压V_ref或第二参考电压V_ref/2或输入信号V_in或地gnd，每一个第二加权电容的下极板连接第一参考电压V_ref，第二电容C₂的上极板连接至第二参考电压V_ref/2或第三参考电压V_ref/4或第四参考电压3V_ref/4或输入信号V_in或地gnd，第二电容C₂的下极板连接至第一参考电压V_ref；

比较器，比较器的正相输入端连接第一电容C₁的下极板，比较器的反相输入端连接第二电容C₂的下极板；

控制器，控制器与比较器的输出端连接，控制器用于根据比较器的输出结果调整电容阵列数模转换器的参考电压。

具体地，在本实施例中，将输入信号V_in引入正相电容阵列的同时，还将该输入信号V_in引入至反相电容阵列，也即是单输入双采样技术，由于采样用单输入双采样技术，在采样时，正相电容阵列中的电容的下极板采集到输入信号V_in，反向电容阵列中的电容的上极板采集到输入信号V_in，因此，在进行电压计算时，电容的电容值被除以二，从而降低电容失配的影响。

本申请通过设置第一电容阵列以及第二电容阵列可选择连接至多个参考电压，并在比较器比较的过程中，逐位调高第一加权电容或第二加权电容的参考电压，并设置第一电容C₁和第二电容C₂也可选择地连接到多个参考电压，使得电容阵列模数转换器能够减少使用高电容值的电容的数量，从而达到缩小电容阵列模数转换器的工艺尺寸以及降低电容阵列模数转换器的功耗的目的。

进一步作为可选的实施方式，模数转换器还包括采样开关模块，采样开关包括第一采样开关S1和第二采样开关S2；

第一采样开关S1的一端用于与输入信号V_in连接，第一采样开关S1的另一端与每一个第一加权电容的下极板连接；

第二采样开关S2的一端用于与第一参考电压V_ref连接，第二采样开关S2的另一端与每一个第二加权电容的下极板连接。

具体地，本申请还设置了采样开关模块，通过采样开关模块中的第一采样开关S1和第二采样开关S2来控制采样过程，当输入信号V_in输入到电容阵列数模转换器的正相电容阵列和反相电容阵列之后，断开第一采样开关S1和第二采样开关S2，输入信号V_in经过电容阵列数模转换器即可在电容阵列数模转换器的输出端得到同相保持信号和反相保持信号，该同相保持信号将会进入比较器的正相输入端，该反相保持信号将会进入比较器的反相输入端。

进一步作为可选的实施方式，同相电容阵列包括第一四向选择开关和若干个三向选择开关；

通过第一四向选择开关实现第一电容C₁的上极板连接至第二参考电压V_ref/2或第三参考电压V_ref/4或第四参考电压3V_ref/4或地gnd；

通过三向选择开关实现第一加权电容的上极板连接至第一参考电压V_ref或第二参考电压V_ref/2或地gnd，每一个第一加权电容的下极板连接输入信号V_in。

具体地，本实施例提供了一种将第一加权电容以及第一电容C₁选择连接至多个参考电压的具体实现方式，利用第一四向选择开关和多个三相选择开关来控制参考电压的切换达到灵活地将参考电压接入第一加权电容以及第一电容C₁的上极板的目的。

进一步作为可选的实施方式，反相电容阵列包括五向选择开关和若干个第二四向选择开关；

通过五向选择开关实现第二电容C₂的上极板选择连接至第二参考电压V_ref/2或第三参考电压V_ref/4或第四参考电压3V_ref/4或输入信号V_in或地gnd；

通过四向选择开关实现第二加权电容的上极板连接至第一参考电压V_ref或第二参考电压V_ref/2或输入信号V_in或地gnd。

具体地，本实施例提供了一种将第二加权电容以及第二电容C₂的上极板选择连接至参考电压的具体实现方式，与上一实施例中将第一加权电容以及第一电容C₁连接至参考电压的工作原理相同，此处不再赘述。

针对上述模数转换器，本方案还提供了一种控制该模数转换器的控制方法，如下：

A、双采样：控制每一个第一加权电容的上极板连接至地gnd，控制第一电容C₁的上极板连接至地gnd；

控制第一采样开关S1闭合，使得每一个第一加权电容的下极板连接至输入信号V_in以及第一电容C₁的下极板连接至输入信号V_in；

控制每一个第二加权电容的上极板连接至输入信号V_in，控制第二电容C₂的上极板连接至输入信号V_in；

控制第二采样开关S2闭合，使得每一个第二加权电容的下极板连接至第一参考电压V_ref以及第二电容C₂的下极板连接至第一参考电压V_ref；

输入信号V_in进入电容阵列数模转换器得到正相保持信号和反相保持信号，控制第一采样开关S1断开，控制第二采样开关S2断开；

B、第1次比较：比较器将同相保持信号和反相保持信号进行第一次比较并输出第一次比较结果D(1)；

C、第2次比较：根据第一次比较结果D(1)，

当D(1)＝1，则控制每一个第二加权电容的上极板连接至第二参考电压V_ref/2，控制第二电容C₂的上极板连接至第二参考电压V_ref/2；

当D(1)＝0，则控制每一个第一加权电容的上极板连接至第二参考电压V_ref/2，控制第一电容C₁的上极板连接至第二参考电压V_ref/2；

比较器进行第2次比较并输出第2次比较结果D(2)；

D、第k次比较：根据第一次比较结果D(1)和第k-1次比较结果D(k-1)，其中，3≤k≤N-1为约束条件，

当D(1)D(k-1)＝11，控制第k-2个第二加权电容的上极板连接至第一参考电压V_ref；

当D(1)D(k-1)＝10，控制第k-2个第一加权电容的上极板连接至第二参考电压V_ref/2；

当D(1)D(k-1)＝01，控制第k-2个第二加权电容的上极板连接至第二参考电压V_ref/2；

当D(1)D(k-1)＝00，控制第k-2个第一加权电容的上极板连接至第一参考电压V_ref；

比较器进行第k次比较并输出第k次比较结果D(k)；

E、k增加1，执行步骤D，确定约束条件不成立，结束执行步骤D；

F、第N次比较：根据第1次比较结果D(1)和第N-1次比较结果D(N-1)，

当D(1)D(N-1)＝11，控制第二电容C₂的上极板连接至第四参考电压3V_ref/4；

当D(1)D(N-1)＝10，控制第一电容C₁的上极板连接至第三参考电压V_ref/4；

当D(1)D(N-1)＝01，控制第二电容C₂的上极板连接至第三参考电压V_ref/4；

当D(1)D(N-1)＝00，控制第一电容C₁的上极板连接至第四参考电压3V_ref/4；

比较器进行第N次比较并输出第N次比较结果D(N)。

具体地，本实施例提供了一种控制N位高能效模数转换器的控制方法(NN≥4)，在采样过程中，控制第一采样开关S1和第二采样开关S2闭合，从而将输入信号V_in引入至正相电容阵列和反相电容阵列，由于采样用单输入双采样技术，在采样时，正相电容阵列中的电容的下极板采集到输入信号V_in，反向电容阵列中的电容的上极板采集到输入信号V_in，因此，在进行电压计算时，电容的电容值被除以二，从而降低电容失配的影响。

本申请通过设置第一电容阵列以及第二电容阵列可选择连接至多个参考电压，并在比较器比较的过程中，逐位调高第一加权电容或第二加权电容的参考电压，并设置第一电容C₁和第二电容C₂也可选择地连接到多个参考电压，使得电容阵列模数转换器能够减少使用高电容值的电容的数量，从而达到缩小电容阵列模数转换器的工艺尺寸以及降低电容阵列模数转换器的功耗的目的。

在比较器进行第1次至第N-1次比较的过程，逐位比较并调高第一加权电容或第二加权电容的参考电压，设置第一电容C₁和第二电容C₂也可选择地连接到多个参考电压中的一个参考电压，在进行第N次比较时，使得电容阵列模数转换器能够减少使用高电容值的电容的数量，从而达到缩小电容阵列模数转换器的工艺尺寸以及降低电容阵列模数转换器的功耗的目的。

为了更加清楚地说明本申请的技术方案，本申请还提供了另外一个实施例，N取值4，从而得到一个4位高效能模数转换器，其对应的控制方法如下：

参照附图2至图5，本申请提供了4(N取值为4)位模数转换器的控制方法来更加清楚地说明本申请的实现原理。

参照图2，A、双采样：控制每一个第一加权电容的上极板连接至地gnd，控制第一电容C₁的上极板连接至地gnd；

控制第一采样开关S1闭合，使得每一个第一加权电容的下极板连接至输入信号V_in以及第一电容C₁的下极板连接至输入信号V_in；

控制每一个第二加权电容的上极板连接至输入信号V_in，控制第二电容C₂的上极板连接至输入信号V_in；

控制第二采样开关S2闭合，使得每一个第二加权电容的下极板连接至第一参考电压V_ref以及第二电容C₂的下极板连接至第一参考电压V_ref；

输入信号V_in进入电容阵列数模转换器得到正相保持信号和反相保持信号，控制第一采样开关S1断开，控制第二采样开关S2断开；

B、第1次比较：比较器将同相保持信号和反相保持信号进行第一次比较并输出第一次比较结果D(1)；

参照图3，C、第2次比较：根据第一次比较结果D(1)，

当D(1)＝1，则控制每一个第二加权电容的上极板连接至第二参考电压V_ref/2，控制第二电容C₂的上极板连接至第二参考电压V_ref/2；

当D(1)＝0，则控制每一个第一加权电容的上极板连接至第二参考电压V_ref/2，控制第一电容C₁的上极板连接至第二参考电压V_ref/2；

比较器进行第2次比较并输出第2次比较结果D(2)；

参照图4，D、第3次比较：根据第一次比较结果D(1)和第2次比较结果D(2)，其中，3≤k≤3为约束条件，

当D(1)D(2)＝11，控制第1个第二加权电容的上极板连接至第一参考电压V_{r ef}；

当D(1)D(2)＝10，控制第1个第一加权电容的上极板连接至第二参考电压V_{r ef}/2；

当D(1)D(2)＝01，控制第1个第二加权电容的上极板连接至第二参考电压V_{r ef}/2；

当D(1)D(2)＝00，控制第1个第一加权电容的上极板连接至第一参考电压V_{r ef}；

比较器进行第3次比较并输出第k次比较结果D(3)；

参照图5，E、第4次比较：根据第1次比较结果D(1)和第3次比较结果D(3)，

当D(1)D(3)＝11，控制第二电容C₂的上极板连接至第四参考电压3V_ref/4；

当D(1)D(3)＝10，控制第一电容C₁的上极板连接至第三参考电压V_ref/4；

当D(1)D(3)＝01，控制第二电容C₂的上极板连接至第三参考电压V_ref/4；

当D(1)D(3)＝00，控制第一电容C₁的上极板连接至第四参考电压3V_ref/4；

比较器进行第4次比较并输出第N次比较结果D(4)。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种模数转换器，其特征在于，包括：

电容阵列数模转换器，所述电容阵列数模转换器包括正相电容阵列和反相电容阵列；

所述正相电容阵列包括第一电容阵列和第一电容，所述第一电容阵列包括N-3个第一加权电容，第i个所述第一加权电容的电容值为2^N-i-3C，所述第一电容的电容值为C，所述N为所述模数转换器的位数且N≥4，1≤i≤N-3，C表示一个单位电容，i为自然数；

所述反相电容阵列包括第二电容阵列和第二电容，所述第二电容阵列包括N-3个第二加权电容，第i个所述第二加权电容的电容值为2^N-i-3C，所述第二电容的电容值为C，所述N为所述模数转换器的位数且N≥4，1≤i≤N-3，C表示一个单位电容，i为自然数；

每一个所述第一加权电容的上极板连接至第一参考电压或第二参考电压或地，每一个所述第一加权电容的下极板连接输入信号，所述第一电容的上极板连接至所述第二参考电压或第三参考电压或第四参考电压或地，所述第一电容的下极板连接至输入信号；

每一个所述第二加权电容的上极板连接至所述第一参考电压或所述第二参考电压或所述输入信号或地，每一个所述第二加权电容的下极板连接所述第一参考电压，所述第二电容的上极板连接至所述第二参考电压或所述第三参考电压或所述第四参考电压或所述输入信号或地，所述第二电容的下极板连接至所述第一参考电压；

比较器，所述比较器的正相输入端连接所述第一电容的下极板，所述比较器的反相输入端连接所述第二电容的下极板；

控制器，所述控制器与所述比较器的输出端连接，所述控制器用于根据所述比较器的输出结果调整所述电容阵列数模转换器的参考电压。

2.根据权利要求1所述的一种模数转换器，其特征在于，所述模数转换器还包括采样开关模块，所述采样开关包括第一采样开关和第二采样开关；

所述第一采样开关的一端用于与所述输入信号连接，所述第一采样开关的另一端与每一个所述第一加权电容的下极板连接；

所述第二采样开关的一端用于与所述第一参考电压连接，所述第二采样开关的另一端与每一个所述第二加权电容的下极板连接。

3.根据权利要求1所述的一种模数转换器，其特征在于，所述正相电容阵列包括第一四向选择开关和若干个三向选择开关；

通过所述第一四向选择开关实现所述第一电容的上极板连接至所述第二参考电压或所述第三参考电压或所述第四参考电压或地；

通过所述三向选择开关实现所述第一加权电容的上极板连接至第一参考电压或第二参考电压或地，每一个所述第一加权电容的下极板连接输入信号。

4.根据权利要求1所述的一种模数转换器，其特征在于，所述反相电容阵列包括五向选择开关和若干个第二四向选择开关；

通过所述五向选择开关实现所述第二电容的上极板连接至所述第二参考电压或所述第三参考电压或所述第四参考电压或所述输入信号或地；

通过所述四向选择开关实现所述第二加权电容的上极板连接至所述第一参考电压或所述第二参考电压或所述输入信号或地。

5.一种控制方法，其特征在于，应用于如权利要求2所述的一种模数转换器，包括以下步骤：

A、双采样：控制每一个所述第一加权电容的上极板连接至地，控制所述第一电容的上极板连接至地；

控制第一采样开关闭合，使得每一个所述第一加权电容的下极板连接至所述输入信号以及所述第一电容的下极板连接至所述输入信号；

控制每一个所述第二加权电容的上极板连接至所述输入信号，控制所述第二电容的上极板连接至所述输入信号；

控制第二采样开关闭合，使得每一个所述第二加权电容的下极板连接至所述第一参考电压以及所述第二电容的下极板连接至所述第一参考电压；

所述输入信号进入所述电容阵列数模转换器得到正相保持信号和反相保持信号，控制所述第一采样开关断开，控制所述第二采样开关断开；

B、第1次比较：所述比较器将所述正相保持信号和反相保持信号进行第一次比较并输出第一次比较结果D(1)；

C、第2次比较：根据所述第一次比较结果D(1)，

当D(1)＝1，则控制每一个所述第二加权电容的上极板连接至第二参考电压，控制所述第二电容的上极板连接至所述第二参考电压；

当D(1)＝0，则控制每一个所述第一加权电容的上极板连接至所述第二参考电压，控制所述第一电容的上极板连接至所述第二参考电压；

所述比较器进行第2次比较并输出第2次比较结果D(2)；

D、第k次比较：根据第一次比较结果D(1)和第k-1次比较结果D(k-1)，其中，3≤k≤N-1为约束条件，

当D(1)D(k-1)＝11，控制第k-2个第二加权电容的上极板连接至所述第一参考电压；

当D(1)D(k-1)＝10，控制第k-2个第一加权电容的上极板连接至所述第二参考电压；

当D(1)D(k-1)＝01，控制第k-2个第二加权电容的上极板连接至所述第二参考电压；

当D(1)D(k-1)＝00，控制第k-2个第一加权电容的上极板连接至所述第一参考电压；

比较器进行第k次比较并输出第k次比较结果D(k)；

E、k增加1，执行步骤D，确定所述约束条件不成立，结束执行所述步骤D；

F、第N次比较：根据所述第1次比较结果D(1)和所述第N-1次比较结果D(N-1)，

当D(1)D(N-1)＝11，控制第二电容的上极板连接至第四参考电压；

当D(1)D(N-1)＝10，控制第一电容的上极板连接至第三参考电压；

当D(1)D(N-1)＝01，控制第二电容的上极板连接至所述第三参考电压；

当D(1)D(N-1)＝00，控制第一电容的上极板连接至所述第四参考电压；

所述比较器进行第N次比较并输出第N次比较结果D(N)。

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