二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器及其控制方法与流程

技术特征：
1.一种二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器，其特征在于，包括：数模转换器dac电容模块、噪声整形模块、放大器模块，其中所述噪声整形模块包括误差反馈模块和积分模块，所述放大器模块用于对所述dac电容模块输出的量化误差电压放大处理，所述误差反馈模块用于对所述放大器模块放大后的量化误差电压进行采样，并在下一量化周期将采样的量化误差电压反馈至所述dac电容模块；所述积分模块用于对所述放大器模块放大后的量化误差电压进行积分处理，并将积分处理后的信号输入给比较器模块的反向放大输入端以用于所述下一量化周期，其中所述放大器模块包括前置放大器。2.根据权利要求1所述的二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述误差反馈模块包括第一采样电容c
res
、第一采样开关φ
res
和反馈开关φ
ef
、第一复位开关φ
rst
，其中所述第一采样电容c
res
的一端耦接至地，另一端耦接至所述dac电容模块，所述第一采样电容c
res
经由所述第一采样开关φ
res
对所述放大后的量化误差电压进行采样，并且经由所述反馈开关φ
ef
将采样的量化误差电压在下一量化周期反馈至所述dac电容模块，所述第一复位开关φ
rst
的一端与所述第一采样电容c
res
的所述另一端耦接，所述第一复位开关φ
rst
的另一端与复位电压耦接。3.根据权利要求1所述的二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述积分模块包括第二采样电容c
s
和积分电容c
int
、积分开关φ
ns
、第二复位开关φ
oos
，其中，所述第二采样电容c
s
的一端耦接至所述dac电容模块，所述比较器模块的正向输入端和所述积分电容c
int
的一端分别耦接至所述第二采样电容c
s
的另一端，所述积分电容c
int
的另一端耦接至地，所述积分电容c
int
的所述一端还与所述比较器模块的反向放大输入端耦接，所述积分电容c
int
的所述一端经由所述积分开关φ
ns
与所述第二采样电容c
s
的所述另一端耦接，所述第二采样电容c
s
的所述另一端和所述比较器模块的正向输入端分别与所述第二复位开关φ
oos
的一端耦接，所述第二复位开关φ
oos
的另一端与复位电压耦接。4.根据权利要求3所述的二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器，其特征在于，在所述二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器包括放大器模块的情况下，在所述积分模块进行所述积分处理后，所述第二复位开关φ
oos
由断开状态变换为接通状态，使得所述第二采样电容c
s
对所述放大器模块的失调电压进行存储，以消除所述放大器模块在所述下一量化周期的失调误差。5.根据权利要求1所述的二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器，其特征在于，还包括第三复位开关φ
drst
和第二采样开关φ
samp
，所述第三复位开关φ
drst
的一端与所述dac电容模块耦接，所述第三复位开关φ
drst
的另一端与复位电压耦接，所述dac电容模块经由所述第二采样开关φ
samp
与输入电平耦接。6.根据权利要求1所述的二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器的结构采用全差分结构。7.一种用于二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
控制放大器模块对dac电容模块输出的量化误差电压放大处理；控制噪声整形模块的误差反馈模块对所述放大器模块放大后的量化误差电压进行采样，并在下一量化周期将采样的量化误差电压反馈至所述dac电容模块；以及控制所述噪声整形模块的积分模块对所述放大器模块放大后的量化误差电压进行积分处理，并将积分处理后的信号输入给比较器模块的反向放大输入端以用于所述下一量化周期，其中所述放大器模块包括前置放大器。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在一量化周期内执行以下控制：在第一时间段，控制所述dac电容模块对输入的电压信号进行采样；在所述第一时间段之后的第二时间段，控制所述误差反馈模块将前一量化周期产生的量化误差电压反馈给所述dac电容模块；在所述第二时间段之后的第三时间段，周期地的执行以下控制：控制所述dac电容模块输出的电压信号耦合并输入给比较器模块的正向输入端，控制所述比较器模块基于反向放大输入端的信号和所述正向输入端的信号得到比较结果，使得所述sar逻辑模块基于所述比较结果控制所述dac电容模块的dac电容阵列中的电容接地或接参考电压，其中所述反向放大输入端的信号为所述积分模块在前一量化周期积分处理后输出的信号；在所述第三时间段之后的第四时间段，控制所述误差反馈模块对dac电容模块产生的量化误差电压进行采样；以及在所述第四时间段之后的第五时间段，控制所述积分模块对所述量化误差电压进行积分处理，并将积分处理后的信号输入给比较器模块的反向放大输入端以用于所述下一量化周期。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第三时间段，控制所述放大器模块对所述dac电容模块输出的信号进行周期地放大处理，以使得放大后的所述电压信号耦合并输入给比较器模块的正向输入端；以及在所述第四时间段和所述第五时间段，控制所述放大器模块对所述dac电容模块输出的信号放大处理，使得：所述误差反馈模块对所述放大器模块放大后的量化误差电压进行采样，所述积分模块对所述放大后的量化误差电压进行所述积分处理。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述第三时间段的长度分别大于以下时间段的长度：所述第一时间段、所述第二时间段、所述第四时间段、所述第五时间段；所述第一时间段的长度分别大于以下时间段的长度：所述第二时间段、所述第四时间段、所述第五时间段；以及以下时间段的长度相同：所述第二时间段、所述第四时间段、所述第五时间段。11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第五时间段之后，控制所述积分模块复位，以使得积分模块的第二采样电容对所述放大器模块的失调电压进行存储，以消除所述放大器模块在所述下一量化周期的失调误差。12.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述一量化周期内
执行以下一者或多者：在所述第四时间段之前，控制所述误差反馈模块复位；在所述第四时间段之后，控制所述dac电容模块复位；以及在所述第五时间段之前，控制所述积分模块复位。13.一种用于二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器的设备，其特征在于，所述设备包括：根据权利要求1至6中任一项所述的二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器；以及控制器，用于执行根据权利要求7至12中任一项所述的用于二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器的控制方法。14.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括根据权利要求1至6中任一项所述的二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器。15.一种传感器，特征在于，所述传感器包括根据权利要求1至6中任一项所述的二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器。

技术总结
本发明实施例提供一种二阶噪声整形逐次逼近型模数转换器及其控制方法，属于模数转换技术领域。所述模数转换器包括：数模转换器DAC电容模块、噪声整形模块、放大器模块，其中噪声整形模块包括误差反馈模块和积分模块，放大器模块用于对DAC电容模块输出的量化误差电压放大处理，误差反馈模块用于对放大器模块放大后的量化误差电压采样，并在下一量化周期将采样的量化误差电压反馈至DAC电容模块；所述积分模块用于对放大器模块放大后的量化误差电压积分处理，并将积分处理后的信号输入给比较器模块的反向放大输入端以用于下一量化周期，其中放大器模块包括前置放大器。其能够减小电路整体尺寸并弥补噪声整形过程中因电荷重分布导致的量化误差电压的衰减。导致的量化误差电压的衰减。导致的量化误差电压的衰减。


技术研发人员：李德建 李明节 王于波 胡毅 李振国 侯佳力 张喆
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2022/6/10