CN115441868A - 一种模数转换器、检测装置、转换方法和调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模数转换器、检测装置、模数转换方法和调节方法。该模数转换器包括采样保持单元、比较单元和转换单元，其中，比较单元包括第一电源和第二电源；在采样和保持阶段，根据第一电源，通过采样保持单元对待转换信号进行采样并获取采样信号，将采样信号保持在采样保持单元；在比较和转换阶段，根据转换位的数量，通过比较单元按各转换位逐次比较第二电源和采样信号并逐次输出比较结果，根据比较结果通过转换单元逐次输出各转换位的转换值并形成待转换信号的数字转换值。本发明通过调整可变的第二电源对模数转换器的失调电压进行补偿，从而消除失调电压对模数转换器的比较量化结果的影响，能够提高模数转换器的量化精度。

Description

一种模数转换器、检测装置、转换方法和调节方法

技术领域

本发明涉及一种采用逐次逼近型寄存器的模数转换器，同时也涉及采用该模数转换器的检测装置、模数转换方法和调节方法，属于模拟电路技术领域。

背景技术

现有技术中，采用逐次逼近型寄存器的模数转换器(简称为SAR ADC)的工作原理是将模拟输入电压与数模转换器的参考电压连续比较。例如，在第一时钟周期期间，与最高有效位(MSB)相关的第一位判定基于模拟输入电压是否大于一半参考电压来进行，在下一个时钟周期期间，与第二最高有效位(MSB-1)相关的另一位判定基于模拟输入电压是否大于参考电压的四分之一或四分之三来进行，转换过程相应地继续并且DAC的输出逐次收敛到模拟输入电压，同时在每个时钟周期期间估计一位，从而将模拟输入电压精确地转换为数字输入电压。

SAR ADC广泛应用于各类检测装置。然而，由于存在非理想因素引入的失调电压，SAR ADC的量化结果受到较大影响。为此。在专利号为ZL 201910834219.4的中国发明专利中，公开了一种高精度SAR ADC结构及校准方法，包括采样保持电路、主DAC(数模转换器)、桥接电容校准模块、校准DAC(数模转换器)、比较器、数字校准和逻辑控制模块；所述桥接电容校准模块受数字校准和逻辑控制模块的控制对主DAC进行桥接电容校准；所述校准DAC受数字校准和逻辑控制模块的控制对主DAC进行电容失配校准。该技术方案不需要复杂的校准电路，不影响SAR ADC的正常量化过程，随时都可以开启校准，校准时不需要额外的输入信号，可广泛应用于电容阵列型SAR ADC。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种采用逐次逼近型寄存器的模数转换器。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种采用上述模数转换器的检测装置、模数转换方法和调节方法。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种采用逐次逼近型寄存器的模数转换器，包括至少两个转换位，还包括：采样保持单元、比较单元和转换单元，其中，所述比较单元包括第一电源和第二电源；

在采样和保持阶段，根据所述第一电源，通过所述采样保持单元对待转换信号进行采样并获取采样信号，将所述采样信号保持在所述采样保持单元；

在比较和转换阶段，根据所述转换位的数量，通过所述比较单元按各转换位逐次比较所述第二电源和所述采样信号并逐次输出比较结果，根据所述比较结果通过所述转换单元逐次输出各转换位的转换值并形成所述待转换信号的数字转换值。

其中较优地，所述第二电源为可变电源，用于在比较和转换阶段补偿所述逐次比进行寄存器模数转换器的失调电压。

其中较优地，所述模数转换器还包括查找表，包括所述各转换位和对应的补偿电压值，

在比较和转换阶段，所述第二电源根据所述查找表逐次获取各转换位的补偿电压值。

其中较优地，所述采样保持单元，包括第一开关、参考电源和电容阵列，所述电容阵列包括与所述转换位的数量对应的电容支路；

所述比较单元，包括第二开关、第三开关、比较器、所述第一电源和第二电源；

在采样阶段，响应于所述第一开关、第二开关和第三开关，根据所述第一电源，通过所述采样保持单元的电容阵列对待转换信号进行采样并获取采样信号；

在保持阶段，响应于所述第一开关、第二开关和参考电源，将所述采样信号保持在所述采样保持单元的各电容支路中；

在比较和转换阶段，响应于所述第一开关、第二开关、第三开关和参考电源，所述第二电源根据从所述查找表获取对应的补偿电压值，根据比较的转换位，通过所述比较单元比较所述第二电源和对应的电容支路中存储的采样信号并输出比较结果，根据所述比较结果通过所述转换单元输出对应转换位的转换值，并根据各转换位的转换值形成所述待转换信号的数字转换值。

其中较优地，所述电容支路包括电容和第四开关，所述各电容支路的电容值成比例设置。

其中较优地，所述转换单元为D触发器。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种检测装置,其中采用上述逐次逼近型寄存器的模数转换器。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种模数转换方法，采用上述逐次逼近型寄存器的模数转换器实现，包括如下步骤：

在采样和保持阶段，根据第一电源，通过采样保持单元对待转换信号进行采样并获取采样信号，将采样信号保持在所述采样保持单元；

在比较和转换阶段，根据转换位的数量，通过比较单元按各转换位逐次比较第二电源和所述采样信号并逐次输出比较结果，根据所述比较结果通过转换单元逐次输出各转换位的转换值并形成所述待转换信号的数字转换值。

其中较优地，所述采样保持单元，包括第一开关、参考电源和电容阵列，所述电容阵列包括与所述转换位的数量对应的电容支路；所述比较单元，包括第二开关、第三开关、比较器、所述第一电源、第二电源和查找表，所述第二电源为可变电源，所述查找表包括所述各转换位和对应的补偿电压值，所述模数转换方法还包括：

在采样阶段，响应于所述第一开关、第二开关和第三开关，根据所述第一电源，通过所述采样保持单元的电容阵列对待转换信号进行采样并获取采样信号；

在保持阶段，响应于所述第一开关、第二开关和参考电源，将所述采样信号保持在所述采样保持单元的各电容支路中；

在比较和转换阶段，响应于所述第一开关、第二开关、第三开关和参考电源，所述第二电源根据从所述查找表获取对应的补偿电压值，根据比较的转换位，通过所述比较单元比较所述第二电源和对应的电容支路中存储的采样信号并输出比较结果，根据所述比较结果通过所述转换单元输出对应转换位的转换值，并根据各转换位的转换值并形成所述待转换信号的数字转换值。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种模数转换器的调节方法，包括：

通过采用逐次逼近型寄存器的模数转换器对预设置的待转换信号进行转换并获取对应的数字转换值，所述数字转换值包括各转换位的转换值；

比较参考转换值和所述数字转换值并输出转换差值，所述参考转换值为所述待转换信号的理想转换值，包括各转换位的参考值，所述转换差值包括各转换位的位差值；

根据所述转换位的数量，分别根据所述位差值获取各转换位的补偿电压值，并形成包括所述各转换位和对应的补偿电压值的查找表。

其中较优地，所述根据所述转换位的数量，分别根据所述位差值获取各转换位的补偿电压值，进一步包括：

根据所述位差值，通过预设置的步进调整值获取对应转换位的补偿电压值。

如何减小失调电压对采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的影响。

与现有技术相比较，本发明所提供的采用逐次逼近型寄存器的模数转换器，通过在比较单元中设置用于采样的第一电源和用于比较的第二电源，通过调整可变的第二电源，利用第一电源和第二电源的差值对采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的失调电压进行补偿，从而消除失调电压对模数转换器的比较量化结果的影响，弥补现有技术中存在的问题，有效提高模数转换器的量化精度，具有实际应用价值。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中，模数转换器的结构框图；

图2为本发明的一个实施例中，模数转换器的电路示意图；

图3为本发明的一个实施例中，模数转换方法的流程图；

图4为本发明的一个实施例中，调节方法的流程图；

图5为本发明的另一个实施例中，一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

如图1所示，本发明提出了一种采用逐次逼近型寄存器的模数转换器，包括：具有至少两个转换位的采样保持单元、比较单元以及转换单元；其中，所述比较单元包括第一电源和第二电源；

在采样和保持阶段，根据所述第一电源，通过所述采样保持单元对待转换信号进行采样并获取采样信号，将所述采样信号保持在所述采样保持单元；

在比较和转换阶段，根据所述转换位的数量，通过所述比较单元按各转换位逐次比较所述第二电源和所述采样信号并逐次输出比较结果，根据所述比较结果通过所述转换单元逐次输出各转换位的转换值并形成所述待转换信号的数字转换值。

在本实施例中，通过在比较单元中设置用于采样的第一电源和用于比较的第二电源，通过调整可变的第二电源，利用所述第一电源和第二电源的差值对采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的失调电压进行补偿，从而消除失调电压对模数转换器的比较量化结果的影响，弥补现有技术中存在的问题，有效提高模数转换器的量化精度，具有实际应用价值。

<第一实施例>

在一个具体的实施例中，如图2所示为本实施例的采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的电路示意图，包括采样保持单元100、比较单元200、以及转换单元300。

具体的，采样保持单元100包括第一开关Sa、参考电源Vrefp和电容阵列，所述电容阵列包括与所述转换位的数量对应的电容支路。其中，第一开关Sa用于连接待转换信号Vin，或连接参考电源Vrefp，其中参考电源Vrefp为预设置的固定电源，例如为3.3V；本实施例为8bit SAR ADC，具有8个转换位。对应的，电容阵列有8个电容支路，每个电容支路包括电容和第四开关，例如在第一电容支路中包括第一电容和第一电容的开关S1，在第二电容支路中包括第二电容和第二电容的开关S2，在第三电容支路中包括第三电容和第三电容的开关S3，……，在第八电容支路中包括第八电容和第八电容的开关S8。各电容支路的电容值成比例减小，例如第二电容的电容值为第一电容的电容值的二分之一，第三电容的电容值为第一电容的电容值的四分之一，第四电容的电容值为第一电容的电容值的八分之一，……，第八电容的电容值为第一电容的电容值的一百二十八分之一。

所述比较单元，包括第二开关Sc、第三开关Scal、比较器CMP、所述第一电源Vsmp和第二电源Vsar，其中：

第二开关Sc用于将比较器CMP的同向端与反向端连接。

所述第三开关Scal用于控制接入所述第一电源Vsmp或第二电源Vsar，所述第一电源Vsmp为模数转换器在采样阶段接入的电源信号，所述第二电源Vsar为模数转换器在比较阶段接入的电源信号。具体的，所述第二电源Vsar为可变电源，用于在比较和转换阶段补偿所述逐次比进行寄存器模数转换器的失调电压，在本实施例中，所述第二电源Vsar满足1.62V≤Vsar≤1.68V。

在一个可选的实施例中，所述模数转换器还包括查找表，所述查找表包括补偿电压值，所述补偿电压值可以为固定值，例如最高位到最低位采用相同的电压值，所述补偿电压值也可以是与所述各转换位和一一对应的补偿电压值。在比较和转换阶段，所述第二电源根据所述查找表获取各转换位的补偿电压值。

值得说明的是，本发明对所述第二电源的补偿电压值不作具体限定，本领域技术人员应当根据实际应用需求，选择适当的补偿电压值，以实现对所述模数转换器的失调电压引起的量化误差进行补偿为设计准则，在此不再赘述。

例如，所述补偿电压值也可以是与所述各转换位和一一对应的补偿电压值时，通过在模数转换器中设置查找表，以便于在比较阶段，在逐次进行各转换位的转换时，所述第二电源从所述查找表中获取对应的电压值，以便于补偿所述模数转换器的失调电压引起的量化误差。具体的，当进行最高位转换时，第二电源从查找表中获取与最高位对应的补偿电压值，并用该补偿电压值与采样信号进行比较并将比较结果传输至转换单元；当进行次高位转换时，第二电源从查找表中获取与次高位对应的补偿电压值，并用该补偿电压值与采样信号进行比较并将比较结果传输至转换单元；……，以此类推，将采样获取的采样信号逐次进行比较并依次输出至转换单元，从而获得与待转换信号对应的数字转换值。

在本实施例中，所述补偿电压值为固定值，在逐次逼近过程中，第二电源仅通过一次查表即可得到补偿电压值。具体的，所述比较器CMP根据同向端输入的第二电源，以及反向端输入的对应转换位的采样信号进行比较，并输出比较结果。

在本实施例中，所述转换单元为D触发器。用于根据输入的时钟信号CLK_ADC的一个时钟边沿获取输入的比较结果，将该比较结果保持并在下一个时钟边沿输出。

值得说明的是，本实施例仅用于说明本发明的具体实施过程，本发明对采样保持单元、比较单元和转换单元的具体器件和电路不做具体限定，本领域技术人员应当根据实际应用需求选择适当的器件和电路以实现对待转换信号的数字信号转换。

下面，以对待转换信号进行模拟信号—数字信号的转换过程为例进行说明：

采样阶段：第一开关Sa连接至待转换信号Vin，第二开关Sc连接至比较器的反相端，第三开关Scal接入第一电源Vsmp，采样阶段结束时，第一开关Sa开路、第二开关Sc开路，对应采样阶段的电容电荷为：

Q＝2C*(Vin－Vsmp)

换句话说，在采样阶段，模数转换器响应于所述第一开关Sa、第二开关Sc和第三开关Scal的状态，根据所述第一电源Vsmp，通过所述采样保持单元的电容阵列对待转换信号进行采样并获取采样信号。

保持阶段：第一开关Sa连接至参考电源Vrefp，电容阵列的各电容支路的第四开关S1～S8分别连接至地，对应保持阶段的电容电荷为：

Q＝2C*(0－Vdac)

根据电荷守恒原理，dac(数模转换器)的输出电压为：

Vdac＝Vsmp－Vin

换句话说，在保持阶段，响应于所述第一开关Sa和第二开关Sc的状态，根据参考电源Vrefp，将所述采样信号保持在所述采样保持单元的各电容支路中。

在比较和转换阶段，按转换位从高到低的顺序依次进行比较，考虑模数转换器的非理想因素引入的失调电压Vos，所述第三开关接入第二电源Vsar，即通过第二电源Vsar消除失调电压，即满足：

Vsar＝Vsmp－Vos

第一次逼近时，第二电源从查找表中获取补偿电压值Vsar，第一电容支路的开关S1连接至Vrefp，对应的电容电荷为：

Q＝C*(Vrefp－Vdac)+C*(0－Vdac)

根据电荷守恒原理，dac的输出电压为：

Vdac＝Vsmp－Vin+(1/2)*Vrefp

比较器CMP对该电压与Vsar进行比较，得到第一次逼近的比较输出结果Vout_cmp，即SAR ADC量化输出的最高位。

第二次逼近时，第二电源的补偿电压值Vsar保持不变，第二电容支路的开关S2连接至Vrefp，比较对象取决于第一次比较输出结果：

如果第一次比较输出结果Vout_cmp为高电平，则S1保持连接至Vrefp，S2连接至Vrefp，此时对应于第二次逼近阶段，对应的电容电荷为：

Q＝(C+C/2)*(Vrefp－Vdac)+(C/2)*(0－Vdac)

根据电荷守恒原理，dac的输出电压为：

Vdac＝Vsmp－Vin+(3/4)*Vrefp

比较器CMP对该电压与Vsar进行比较，得到第二次逼近的比较输出结果Vout_cmp，即ADC量化输出的次高位。

如果第一次比较输出结果Vout_cmp为低电平，则S1连接至地，S2连接至Vrefp，第二电源的补偿电压值Vsar保持不变，此时对应于第二次逼近阶段，对应的电容电荷为：

Q＝(C/2)*(Vrefp－Vdac)+(C+C/2)*(0－Vdac)

根据电荷守恒原理，dac的输出电压为：

Vdac＝Vsmp－Vin+(1/4)*Vrefp

比较器CMP对该电压与Vsar进行比较，得到第二次逼近的比较输出结果Vout_cmp，即ADC量化输出的次高位。

以此类推，本次比较结果输出为高时，当前位的电容支路的开关状态不变，下一位的电容支路的开关状态连接至参考电源Vrefp；本次比较结果输出为低时，当前位的电容支路的开关状态连接至地，下一位的电容支路的开关状态连接至参考电源Vrefp。对其余各位逐次进行逼近、比较，并将比较结果依次作为MSB到LSB的各位量化输出，最后由时钟信号CLK_ADC触发输出作为ADC的量化输出结果DATA_ADC<7:0>。

换句话说，在比较和转换阶段，响应于所述第一开关Sa、第二开关Sc、第三开关Scal的状态，根据参考电源Vrefp，所述第二电源根据从所述查找表获取的补偿电压值Vsar，根据比较的转换位，通过所述比较单元CMP比较所述第二电源Vsar和对应的电容支路中存储的采样信号并输出比较结果Vout_cmp，根据所述比较结果Vout_cmp通过所述转换单元输出对应转换位的转换值，并根据各转换位的转换值形成所述待转换信号的数字转换值DATA_ADC<7:0>。

至此，完成对待转换信号的数字信号转换。

在本实施例中，为消除非零失调电压Vos对量化结果的影响，在采样阶段，Vdac接入第一电压Vsmp，在逐次逼近阶段，比较器同相端接入第二电压Vsar，在满足Vsar＝Vsmp–Vos的情况下，利用所述第一电源和第二电源的差值对采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的失调电压进行补偿，从而消除失调电压对模数转换器的比较量化结果的影响，弥补现有技术中存在的问题，有效提高模数转换器的量化精度，具有实际应用价值。

<第二实施例>

基于上述采用逐次逼近型寄存器的模数转换器，本发明的另一个实施例还提供了一种应用上述采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的模数转换方法，包括如下步骤：

在采样和保持阶段，根据第一电源，通过采样保持单元对待转换信号进行采样并获取采样信号，将采样信号保持在所述采样保持单元；

在比较和转换阶段，根据转换位的数量，通过比较单元按各转换位逐次比较第二电源和所述采样信号并逐次输出比较结果，根据所述比较结果通过转换单元逐次输出各转换位的转换值并形成所述待转换信号的数字转换值。

在本实施例中，通过采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的用于采样的第一电源和用于比较的第二电源，通过调整可变的第二电源，利用所述第一电源和第二电源的差值对采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的失调电压进行补偿，从而消除失调电压对模数转换器的比较量化结果的影响，弥补现有技术中存在的问题，有效提高模数转换器的量化精度，进一步提高检测装置的准确率，具有实际应用价值。具体实施方式参见前述实施例，在此不再赘述。

在一个可选的实施例中，所述采样保持单元，包括第一开关、参考电源和电容阵列，所述电容阵列包括与所述转换位的数量对应的电容支路；所述比较单元，包括第二开关、第三开关、比较器、所述第一电源、第二电源和查找表，所述第二电源为可变电源，所述查找表包括补偿电压值，所述模数转换方法还包括：

在采样阶段，响应于所述第一开关、第二开关和第三开关，根据所述第一电源，通过所述采样保持单元的电容阵列对待转换信号进行采样并获取采样信号；

在保持阶段，响应于所述第一开关、第二开关和参考电源，将所述采样信号保持在所述采样保持单元的各电容支路中；

在比较和转换阶段，响应于所述第一开关、第二开关、第三开关和参考电源，所述第二电源根据从所述查找表获取补偿电压值，根据比较的转换位，通过所述比较单元比较所述第二电源和对应的电容支路中存储的采样信号并输出比较结果，根据所述比较结果通过所述转换单元输出对应转换位的转换值，并根据各转换位的转换值并形成所述待转换信号的数字转换值。

在本实施例中，通过设置在模数转换器中的查找表，使得第二电源获取补偿电压值，对失调电压进行补偿，能够消除失调电压对模数转换器的比较量化结果的影响，弥补现有技术中存在的问题，有效提高模数转换器的量化精度，进一步提高检测装置的准确率，具有实际应用价值。具体实施方式参见前述实施例，在此不再赘述。

<第三实施例>

基于上述采用逐次逼近型寄存器的模数转换器，本发明的另一个实施例还提供了一种针对上述采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的调节方法，包括如下步骤：

通过采用逐次逼近型寄存器的模数转换器对预设置的待转换信号进行转换并获取对应的数字转换值，所述数字转换值包括各转换位的转换值；

比较参考转换值和所述数字转换值并输出转换差值，所述参考转换值为所述待转换信号的理想转换值，包括各转换位的参考值，所述转换差值包括各转换位的位差值；

根据所述转换位的数量和所述位差值获取补偿电压值，并形成查找表。

在本实施例中，通过预设置的待转换信号，以及该待转换信号在理想情况下的数字转换值，即没有失调电压影响的数字转换值，对采用逐次逼近型寄存器的模数转换器进行调节。具体的，使用采用逐次逼近型寄存器的模数转换器对预设置的待转换信号进行转换，例如实际输出的数字转换值为10101010，而理想情况下的数字转换值为10000000，则根据实际值与理想值的差值确定补偿电压值，并形成查找表，以便于模数转换器在实际应用过程中，通过查找表获取第二电源的补偿电压值，以弥补失调电压对模数转换器的影响，从而提高模数转换器的量化精度。

在一个可选的实施例中，所述根据所述转换位的数量和所述位差值获取补偿电压值进一步包括：根据所述位差值，通过预设置的步进调整值获取所述补偿电压值。

在本实施例中，通过设置步进调整值，例如以1.65V作为第二电源的初始值，以0.5mV作为一个步进值，调整第二电源的补偿电压值，并根据调整后模数转换器输出的数字转换值进行校验，直到所述模数转换器输出的数字转换值与理想情况下的数字转换值相等，则将此时的补偿电压值存储在查找表中，从而消除失调电压对模数转换器的比较量化结果的影响，弥补现有技术中存在的问题，有效提高模数转换器的量化精度。

<第四实施例>

本发明的另一个实施例还提供了一种检测装置，其中包括上述采用逐次逼近型寄存器的模数转换器。

在本实施例中，所述检测装置用于检测待测单元输出的模拟电信号，例如为传感器输出的模拟电信号，通过采用逐次逼近型寄存器的模数转换器将模拟电信号转换为数字电信号并输出。所述检测装置通过模数转换器中用于采样的第一电源和用于比较的第二电源，通过调整可变的第二电源，利用所述第一电源和第二电源的差值对采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的失调电压进行补偿，从而消除失调电压对模数转换器的比较量化结果的影响，弥补现有技术中存在的问题，有效提高模数转换器的量化精度，进一步提高检测装置的准确率，具有实际应用价值。

<第五实施例>

如图5所示，本发明的第五实施例提供一种计算机设备。如图5所示，该计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图5所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图5中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理器单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种模数转换方法或调节方法。

需要说明的是，图5显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

与现有技术相比较，本发明所提供的采用逐次逼近型寄存器的模数转换器，通过在比较单元中设置用于采样的第一电源和用于比较的第二电源，通过调整可变的第二电源，利用第一电源和第二电源的差值对采用逐次逼近型寄存器的模数转换器的失调电压进行补偿，从而消除失调电压对模数转换器的比较量化结果的影响，弥补现有技术中存在的问题，有效提高模数转换器的量化精度，具有实际应用价值。

上面对本发明所提供的模数转换器、检测装置、转换方法和调节方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种采用逐次逼近型寄存器的模数转换器，包括至少两个转换位，其特征在于包括采样保持单元、比较单元和转换单元，其中，所述比较单元包括第一电源和第二电源；

在采样和保持阶段，根据所述第一电源，通过所述采样保持单元对待转换信号进行采样并获取采样信号，将所述采样信号保持在所述采样保持单元；

在比较和转换阶段，根据所述转换位的数量，通过所述比较单元按各转换位逐次比较所述第二电源和所述采样信号并逐次输出比较结果，根据所述比较结果通过所述转换单元逐次输出各转换位的转换值并形成所述待转换信号的数字转换值。

2.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于：所述第二电源为可变电源，用于在比较和转换阶段补偿所述逐次比进行寄存器模数转换器的失调电压。

3.如权利要求2所述的模数转换器，其特征在于还包括查找表，包括补偿电压值；

在比较和转换阶段，所述第二电源根据所述查找表获取所述补偿电压值。

4.如权利要求3所述的模数转换器，其特征在于：

所述采样保持单元，包括第一开关、参考电源和电容阵列，所述电容阵列包括与所述转换位的数量对应的电容支路；

所述比较单元，包括第二开关、第三开关、比较器、所述第一电源和第二电源；

在采样阶段，响应于所述第一开关、第二开关和第三开关，根据所述第一电源，通过所述采样保持单元的电容阵列对待转换信号进行采样并获取采样信号；

在保持阶段，响应于所述第一开关、第二开关和参考电源，将所述采样信号保持在所述采样保持单元的各电容支路中；

在比较和转换阶段，响应于所述第一开关、第二开关、第三开关和参考电源，所述第二电源根据从所述查找表获取的补偿电压值，根据比较的转换位，通过所述比较单元比较所述第二电源和对应的电容支路中存储的采样信号并输出比较结果，根据所述比较结果通过所述转换单元输出对应转换位的转换值，并根据各转换位的转换值形成所述待转换信号的数字转换值。

5.如权利要求4所述的模数转换器，其特征在于：

所述电容支路包括电容和第四开关，所述各电容支路的电容值成比例设置；和/或所述转换单元为D触发器。

6.一种检测装置，其特征在于包括权利要求1～5中任意一项所述的模数转换器。

7.一种模数转换方法，应用权利要求1～5中任意一项所述的模数转换器实现，其特征在于包括如下步骤：

在采样和保持阶段，根据第一电源，通过采样保持单元对待转换信号进行采样并获取采样信号，将采样信号保持在所述采样保持单元；

在比较和转换阶段，根据转换位的数量，通过比较单元按各转换位逐次比较第二电源和所述采样信号并逐次输出比较结果，根据所述比较结果通过转换单元逐次输出各转换位的转换值并形成所述待转换信号的数字转换值。

8.如权利要求7所述的模数转换方法，其特征在于：所述采样保持单元，包括第一开关、参考电源和电容阵列，所述电容阵列包括与所述转换位的数量对应的电容支路；所述比较单元，包括第二开关、第三开关、比较器、所述第一电源、第二电源和查找表，所述第二电源为可变电源，所述查找表包括补偿电压值，所述模数转换方法还包括：

在采样阶段，响应于所述第一开关、第二开关和第三开关，根据所述第一电源，通过所述采样保持单元的电容阵列对待转换信号进行采样并获取采样信号；

在保持阶段，响应于所述第一开关、第二开关和参考电源，将所述采样信号保持在所述采样保持单元的各电容支路中；

在比较和转换阶段，响应于所述第一开关、第二开关、第三开关和参考电源，所述第二电源根据从所述查找表获取补偿电压值，根据比较的转换位，通过所述比较单元比较所述第二电源和对应的电容支路中存储的采样信号并输出比较结果，根据所述比较结果通过所述转换单元输出对应转换位的转换值，并根据各转换位的转换值并形成所述待转换信号的数字转换值。

9.一种针对权利要求1～5中任意一项所述的模数转换器的调节方法，其特征在于包括如下步骤：

通过采用逐次逼近型寄存器的模数转换器对预设置的待转换信号进行转换并获取对应的数字转换值，所述数字转换值包括各转换位的转换值；

比较参考转换值和所述数字转换值并输出转换差值，所述参考转换值为所述待转换信号的理想转换值，包括各转换位的参考值，所述转换差值包括各转换位的位差值；

根据所述转换位的数量和所述位差值获取补偿电压值，并形成查找表。

10.如权利要求9所述的调节方法，其特征在于：所述根据所述转换位的数量和所述位差值获取补偿电压值进一步包括：

根据所述位差值，通过预设置的步进调整值获取所述补偿电压值。

Images