电流模循环型模数转换器及模数转换方法

1.本发明涉及电流模循环型模数转换器及模数转换方法，属于集成电路技术领域。


背景技术：

2.在模拟电路设计中，大部分采用电压模式电路。随着工艺的不断进步和低功耗系统的广泛需求，电路的供电电压在不断降低，电压模式电路的缺点逐渐显现出来。而电流模式电路不受低电源电压的限制，并且具有电路结构简单，速度快，频带宽的优势，在图像传感器等领域有着巨大的潜力。
3.模数转换器(adc)作为信号处理系统的重要部分，对电路整体功耗和面积有着很大的影响。一般电路设计中，面对模拟电流信号，需要先通过i/v转换电路转换成模拟电压信号，再通过电压模adc转换为数字信号，这必然增加了电路的功耗和面积，也容易引入误差，影响转换精度。因此，电流模adc成为了重要的研究方向。
4.电流模adc主要有flash adc、cyclic adc、sar adc、pipeline adc和folding and interpolation adc几种结构。其中cyclic adc，即循环型模数转换器，它的电路结构最为简单，整体电路类似于pipeline adc的一级，循环使用相同的电路，每次循环产生一位输出，通过控制循环次数实现相应的转换精度。
5.电流模循环型模数转换器的工作过程包括：输入信号i
in
通过采样/保持电路采样和保持为信号d，信号d先被运算电路放大为信号2d，比较器将信号d与参考电流i
ref
进行比较，量化为数字量b。如果信号值d比参考电流i
ref
大，则输出b为高电平1，然后从信号2d中减去参考电流，得到剩余电流的值；否则，b为低电平0，信号值2d保持不变。综合以上两种情况，剩余电流的值可以总结为2d-b
×iref
。将剩余电流反馈回输入端，再次循环进行上面的操作，可以得到下一位，如此循环，直到达到所预先设定的转换精度。
6.传统的电流模循环型模数转换器由于受到电流比较器失调误差的影响，剩余电流可能会超出量程，从而产生失码的问题。
7.设计中常采用冗余符号位(rsd)算法来解决上述问题，采用此方法需要使用两个参考电流和两个电流比较器。每次循环产生的量化结果只有00、01、10三种；每个循环的输入信号都是上个循环的冗余电流，并根据本次循环的量化结果对上个循环进行校正，最终通过将每次循环的结果错位相加实现此校正算法。
8.此外，上述方案采用的传统cmos电流比较器的设计是以电流镜为基础的，先在低阻抗输入节点检测到输入电流，然后将电流放大，最终转换为输出端的大电压变化。这就必然会引入由于电流镜误差而产生的输入电流失调，极大地降低比较器的精度；实现rsd算法需要两个传统电流比较器同时对输入电流进行判断，两个比较器之间的失配也同样会降低比较器精度，从而降低电流模循环型模数转换器的转换精度。同时，两个电流比较器也带来较大的功耗。


技术实现要素：

9.为了解决目前存在的电流模循环型模数转换器精度差、功耗高的问题，本发明提供了电流模循环型模数转换器及模数转换方法。
10.本发明的第一个目的在于提供一种电流模循环型模数转换器，包括：
11.采样保持电路，用于保存输入电流和残差电流，并将所述残差电流转换成下一个比较周期的输入电流；
12.灵敏放大器，用于比较输入电流与灵敏放大器参考电流的大小关系，并输出比较结果；
13.选择电路，用于根据所述灵敏放大器输出的比较结果，选择相应的选择参考电流；
14.运算电路，用于对所述输入电流和所述选择参考电流进行运算，得到所述残差电流；
15.逻辑控制电路，用于控制循环的次数，即实现所述模数转换器不同的分辨率，并将每个比较周期所述灵敏放大器的比较结果错位相加作为最终的数字输出。
16.可选的，所述灵敏放大器为2bit电流灵敏放大器，包括：第一路电流采样及减法电路、第二路电流采样及减法电路、锁存放大电路和判决电路；
17.第一、二路电流采样及减法电路包括：电流采样支路、电流减法支路、电流存储电路；所述电流采样支路在采样阶段导通，将参考电流或输入电流保存在所述电流存储电路中；所述电流减法支路在比较阶段导通，将参考电流或输入电流与保存在所述电流存储电路中的电流进行对减；所述电流存储电路包括mos管和储能元件，所述mos管将漏极电流转化为栅源电压并存储在所述储能元件中，同样的，在需要释放电流时，所述储能元件为所述mos管提供相同栅源电压差，从而产生相应的漏极电流；
18.所述锁存放大电路在输入mos管增加耦合电容，其中所述耦合电容在电流采样阶段存储锁存放大电路输入mos管的阈值电压，在电流减法阶段将电流差值的正负关系转化为输入mos管栅极电压的变化，从而提高所述锁存放大电路的灵敏度；所述锁存放大电路将输入mos管栅极微小的电压差值放大，并输出至所述判决电路；
19.所述判决电路由组合逻辑电路实现，将所述锁存放大电路的输出转化为数字电路可以识别的高低电平信号，同时输出数字码值符合rsd算法要求，供后续电路直接使用，实现电路设计的简化。
20.可选的，所述运算电路包括：乘二电路和减法电路，其中所述乘二电路用于将输入电流及每次转换产生的残差电流转化为原来的两倍，从而保证运算电路输出的残差电流不会超出量程；所述减法电路用于实现所述乘二电路和所述选择电路输出电流的对减，产生每次转换周期的残差电流。
21.可选的，所述选择电路根据所述灵敏放大器输出的比较结果选择相应的选择参考电流，所述选择参考电流包括：第一选择参考电流i
l
、第二选择参考电流i
(l+h)/2
和第三选择参考电流ih；
22.其中，所述第一选择参考电流i
l
为所述电流模循环型模数转换器能够转换的最小电流，所述第三选择参考电流ih为所述电流模循环型模数转换器能够转换的最大电流，所述第二选择参考电流i
(l+h)/2
＝(i
l
+ih)/2。
23.可选的，所述逻辑控制电路存储每个转换周期时所述灵敏放大器输出的比较结
果，控制所述残差电流存储到所述采样保持电路，并实现多个周期输出结果的错位相加，生成模数转换器最终的n位输出。
24.本发明的第二个目的在于提供一种电流模循环型模数转换方法，所述方法基于权利要求5所述的电流模循环型模数转换器实现，包括：
25.步骤1：采样保持电路对输入电流i
in
进行采样，并将所述输入电流i
in
输入灵敏放大器；
26.步骤2：所述灵敏放大器将所述输入电流与灵敏放大器参考电流进行比较，输出比较结果；
27.步骤3：选择电路根据所述灵敏放大器输出的比较结果选择相应的选择参考电流；
28.步骤4：所述输入电流i
in
经过乘二电路变为2i
in
，经运算电路与所述选择参考电流进行减法运算，得到本次循环的残差电流i
res
；
29.步骤5：所述残差电流i
res
被所述采样保持电路采样，作为下一次循环的输入电流，重复所述步骤1-4；
30.步骤6：逻辑控制电路控制循环的次数n，并对每次循环的输出结果进行处理，并输出最终的模数转换结果。
31.可选的，所述灵敏放大器的工作过程包括：
32.灵敏放大器输入电流i
sain
经所述采样保持电路采样后，与第一参考电流i
ref_l
、第二参考电流i
ref_h
进行比较，如果所述输入电流i
sain
小于所述第一参考电流i
ref_l
，则输出d[1:0]＝00；如果所述输入电流i
sain
大于所述第一参考电流i
ref_l
同时小于所述第二参考电流i
ref_h
则输出d[1:0]＝01；如果所述输入电流i
sain
大于所述第二参考电流i
ref_h
则输出d[1:0]＝10；
[0033]
所述第一参考电流i
ref_l
＝i
(l+h)/2-1/8(i
h-i
l
)；所述第二参考电流i
ref_h
＝i
(l+h)/2
+1/8(i
h-i
l
)。
[0034]
可选的，所述选择电路的工作过程包括：根据所述灵敏放大器输出的d[1:0]的值选择相应的参考电流传输至运算电路，d[1:0]＝00选择所述第一选择参考电流i
l
，d[1:0]＝01选择所述第二选择参考电流i
(l+h)/2
，d[1:0]＝10选择所述第三选择参考电流ih。
[0035]
可选的，所述逻辑控制电路将得到的n组比较结果d[1:0]错位相加后舍掉最后一位，得到n bit模数转换结果。
[0036]
本发明有益效果是：
[0037]
本发明的电流模循环型模数转换器及模数转换方法，通过采用电流灵敏放大器作为比较电路，将待测电流和参考电流之差转换为电压再放大，提高了比较电路对微弱信号的敏感程度，提高比较精度；2bit电流灵敏放大器采用差分输入结构，提高电路的抗干扰能力，同时实现每次循环产生两位输出，减小了传统双比较器电路结构带来的失调误差，降低了电路功耗。
[0038]
本发明中的灵敏放大器将电流采样和电流减法电路结合，先进行电流采样并转换为电压存储，再进行电流减法，避免传统结构中电流镜拷贝带来的精度误差；可以通过引入耦合电容，在电流采样阶段存储输入mos管的阈值电压，提高了锁存放大电路对前级采样、减法电路输出微小电压的灵敏度，提高比较精度；判决电路的结构和控制时序更为简单，实现对后级选择电路的控制并完成2bit输出的译码。
[0039]
因此，本发明相比于现有的电流模循环型模数转换器，有效地提高了转换精度，降低了电路功耗。
附图说明
[0040]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]
图1是本发明实施例的2bit电流灵敏放大器的电路图。
[0042]
图2是本发明实施例的2bit电流灵敏放大器的控制时序图。
[0043]
图3是本发明实施例的一种电流模循环型模数转换器的电路图。
[0044]
图4是本发明实施例的一种电流模循环型模数转换器的结构框图。
具体实施方式
[0045]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0046]
首先对本技术涉及的基础理论知识介绍如下：
[0047]
灵敏放大器常用于存储电路，分为电压灵敏放大器和电流灵敏放大器。电压模灵敏放大器是将电流转换成电压后进行比较，待测电流和参考电流分别经过电流电压转换电路转换成对应的电压值，再通过电压比较电路进行判断；电流模灵敏放大器是将待测电流和参考电流直接比较，将电流差转换为电压，与反相器的翻转电压进行比较产生输出或者与基准电压比较产生输出。
[0048]
实施例一：
[0049]
本实施例提供一种电流模循环型模数转换器，如图4所示，包括：
[0050]
采样保持电路，用于保存输入电流和残差电流，并将所述残差电流转换成下一个比较周期的输入电流；
[0051]
灵敏放大器，用于比较输入电流与灵敏放大器参考电流的大小关系，并输出比较结果；
[0052]
选择电路，用于根据所述灵敏放大器输出的比较结果，选择相应的选择参考电流；
[0053]
运算电路，用于对所述输入电流和所述选择参考电流进行运算，得到所述残差电流；
[0054]
逻辑控制电路，用于控制循环的次数，即实现所述模数转换器不同的分辨率，并将每个比较周期所述灵敏放大器的比较结果错位相加作为最终的数字输出。
[0055]
实施例二：
[0056]
本实施例提供一种电流模循环型模数转换器，参见图3，包括：
[0057]
采样保持电路，用于保存输入电流和残差电流，并将残差电流转换成下一个比较周期的输入电流；
[0058]
本实施例的采样保持电路包括：采样pmos管p1，采样电容c1，采样开关s2；采样开关s2一端连接采样pmos管p1的漏极，另一端分别连接采样电容c1和采样pmos管p1的栅极，
采样pmos管p1的源极连接采样电容c1的不连接采样pmos管p1的栅极的一端。
[0059]
2bit灵敏放大器，用于比较输入电流与参考电流的大小关系，并输出比较结果；
[0060]
图1为本实施例的2bit电流灵敏放大器的一种电路图，包括：第一路电流采样及减法电路、第二路采样及减法电路、锁存放大电路和判决电路；
[0061]
第一路采样及减法电路包括：第五开关nmos管nm5、第六开关nmos管nm6，第一采样pmos管pm0，第一采样电容cp0，第一采样开关sw0；第五开关nmos管nm5和第六开关nmos管nm6源极分别连接参考电流i
ref_l
和灵敏放大器输入电流i
sain
的输入端，第五开关nmos管nm5栅极连接控制信号sg2，第六开关nmos管nm6栅极连接控制信号pre，第五开关nmos管nm5和第六开关nmos管nm6的漏极相连接并与第一采样pmos管pm0与第一开关sw0的连接点连接并作为第一输出对的q1节点；第一采样开关sw0一端连接第一采样pmos管pm0的漏极，另一端分别连接第一采样电容cp0和第一采样pmos管pm0的栅极，第一采样pmos管pm0的源极连接第一采样电容cp0的不连接第一采样pmos管pm0的栅极的一端；
[0062]
第二路采样及减法电路包括：第七开关nmos管nm7、第八开关nmos管nm8，第二采样pmos管pm1，第二采样电容cp1，第二采样开关sw1；第七开关nmos管nm7和第八开关nmos管nm8的源极分别连接灵敏放大器输入电流i
sain
和参考电流i
ref_h
的输入端，第七开关nmos管nm7的栅极连接控制信号sg2，第八开关nmos管nm8的栅极连接控制信号pre，第七开关nmos管nm7和第八开关nmos管nm8的漏极相连接并与第二采样pmos管pm1与第二采样开关sw1的连接点连接并作为第一输出对的qb1节点；第二采样开关sw1一端连接第二采样pmos管pm1的漏极，另一端分别连接第二采样电容cp1和第二采样pmos管pm1的栅极，第二采样pmos管pm1的源极连接第二采样电容cp1的不连接第二采样pmos管pm1的栅极的一端；
[0063]
锁存放大电路包括：第二耦合电容cp2、第三耦合电容cp3，第二开关sw2、第三开关sw3、第四开关sw4、第五开关sw5、第二pmos管pm2、第三pmos管pm3、第四pmos管pm4、第零nmos管nm0、第一nmos管nm1、第二nmos管nm2、第三nmos管nm3、第四nmos管nm4；第四pmos管pm4的源极连接电源电压，栅极连接控制信号sg1，漏极连接pmos管pm2、pm3的源极；第二耦合电容cp2一端连接第一输出对的q1节点，一端连接第二开关sw2和第二pmos管pm2的栅极，第二开关sw2的另一端连接第二pmos管pm2的漏极作为第二输出对的q2节点；第三耦合电容cp3一端连接第一输出对的qb1节点，一端连接第三开关sw3和第三pmos管pm3的栅极，第三开关sw3的另一端连接第三pmos管pm3的漏极作为第二输出对的qb2节点；第四开关sw4一端连接第一输出对的q1节点，一端连接第零nmos管nm0的漏极和第二输出对的q2节点，第零nmos管nm0的栅极连接控制信号sg1，源极连接地；第五开关sw5一端连接第一输出对的qb1节点，一端连接第一nmos管nm1的漏极和第二输出对的qb2节点，第一nmos管nm1的栅极连接控制信号sg1，源极连接地；第二nmos管nm2漏极连接第二输出对的q2节点和第三nmos管nm3的栅极，第三nmos管nm3漏极连接第二输出对的qb2节点和第二nmos管nm2的栅极，第二nmos管nm2、第三nmos管nm3的源极连接第四nmos管nm4的漏极，第四nmos管nm4的栅极连接控制信号en，源极连接地；
[0064]
判决电路包括：第一反相器inv1、第二反相器inv2、第三反相器inv3和与门and1；第一反相器inv1输入端连接第二输出对的qb2节点，第二反相器inv2输入端连接第二输出对的q2节点，第一反相器inv1和第二反相器inv2的控制端连接控制信号en；第三反相器inv3的输入端连接第一反相器inv1的输出端a2，输出端作为d[1]，与门and1的一个输入端
连接第一反相器inv1的输出端a2，另一个输入端连接第二反相器inv2的输出端a1，输出端作为d[0]。
[0065]
本实施例的2bit灵敏放大器的工作原理为：其中控制信号sg2和sg2n互为相反信号
[0066]
待机模式：采样信号pre为低电平，对应的nmos管nm6、nm7关断；控制信号sg1为高电平，对应的开关sw4、sw5导通，nmos管nm0、nm1导通，pmos管pm4关断；控制信号sg2为低电平，对应的nmos管nm5、nm7关断；控制信号sg2n为高电平，对应的开关sw0、sw1、sw2、sw3导通；控制信号en为低电平，对应的nmos管nm4关断，对应的反相器inv1、inv2不工作。第一输出对q1、qb1，第二输出对q2、qb2节点被放电到低电平。
[0067]
阶段一：采样信号pre为高电平，对应的nmos管nm6、nm7导通；控制信号sg1为低电平，对应的开关sw4、sw5关断，nmos管nm0、nm1关断，pmos管pm4导通；控制信号sg2为低电平，对应的nmos管nm5、nm7关断；控制信号sg2n为高电平，对应的开关sw0、sw1、sw2、sw3导通；控制信号en为低电平，对应的nmos管nm4关断，对应的反相器inv1、inv2不工作。灵敏放大器输入电流i
sain
和参考电流i
ref_h
以栅源电压的形式被存储在cp0、cp1上，差分输入pmos管pm2、pm3的阈值电压vth被分别存储在电容cp2、cp3与pm2、pm3栅极相连的极板上。
[0068]
阶段二：采样信号pre为低电平，对应的nmos管nm6、nm7关断；控制信号sg1为低电平，对应的开关sw4、sw5关断，nmos管nm0、nm1关断，pmos管pm4导通；控制信号sg2为高电平，对应的nmos管nm5、nm7导通；控制信号sg2n为低电平，对应的开关sw0、sw1、sw2、sw3关断；控制信号en为低电平，对应的nmos管nm4关断，对应的反相器inv1、inv2不工作。本阶段第一输出对q1、qb1节点的电压变化值δvq1＝[(i
sain-i
ref_l
)
×
t
ph2
]/cp2，qb1点的电压变化值δvqb1＝[(i
ref_h-i
sain
)
×
t
ph2
]/cp3，其中t
ph2
为阶段二的时间，cp2＝cp3。如果δvq1、δvqb1大于零，第二输出对q2、qb2节点处电压没有波动；如果δvq1、δvqb1小于零，第二输出对q2、qb2节点处电压升高。
[0069]
阶段三：采样信号pre为低电平，对应的nmos管nm6、nm7关断；控制信号sg1为低电平，对应的开关sw4、sw5关断，nmos管nm0、nm1关断，pmos管pm4导通；控制信号sg2为高电平，对应的nmos管nm5、nm7导通；控制信号sg2n为低电平，对应的开关sw0、sw1、sw2、sw3关断；控制信号en为高电平，对应的nmos管nm4导通，对应的反相器inv1、inv2工作。本阶段根据第二输出对q2、qb2节点处的电压值作出判决，当第二输出对q2、qb2节点电压小于反相器的反转电压时，a1、a2为1；当第二输出对q2、qb2节点电压大于反相器的反转电压时，a1、a2为0。因此a1、a2会出现三种情况，分别是：灵敏放大器输入电流i
sain
《i
ref_l
《i
ref_h
时，a1＝0，a2＝1；灵敏放大器输入电流i
ref_l
《i
sain
《i
ref_h
时，a1＝1，a2＝1；灵敏放大器输入电流i
ref_l
《i
ref_h
《i
sain
时，a1＝1，a2＝0。相应的输出d[1:0]为00，01和10。
[0070]
图2为上述2bit电流灵敏放大器的控制时序图。
[0071]
选择电路，用于根据所述灵敏放大器输出的比较结果，选择相应的参考电流；
[0072]
本实施例的选择电路包括：第五选择pmos管p5、第六选择pmos管p6、第七选择pmos管p7、第八选择pmos管p8、第四选择nmos管n4、第五选择nmos管n5；
[0073]
第五选择pmos管p5的栅极和第六选择pmos管p6与灵敏放大器的输出端连接；
[0074]
第五选择pmos管p5、第四选择nmos管n4和第八选择pmos管p8的栅极依次连接；第六选择pmos管p6、第七选择pmos管p7和第五选择nmos管n5的栅极依次连接；
[0075]
第五选择pmos管p5的漏极与第六选择pmos管p6的源极连接，第六选择pmos管p6的漏极外接第一选择参考电流i
l
；
[0076]
第四选择nmos管n4的漏极与第七选择pmos管p7的漏极连接，第七选择pmos管p7的源极外接第二选择参考电流i
(l+h)/2
；
[0077]
第八选择pmos管p8的漏极与第五选择nmos管n5的漏极连接，第五选择nmos管n5的源极外接第三选择参考电流ih；
[0078]
运算电路，用于对输入电流进行运算，包括：形成二倍电流镜的第二运算pmos管p2、第三运算pmos管p3和第四运算pmos管p4。
[0079]
逻辑控制电路，用于控制循环的次数，即实现模数转换器不同的分辨率，并将每个比较周期灵敏放大器的比较结果错位相加作为最终的数字输出。
[0080]
本实施例的电流模循环型模数转换器工作过程为：
[0081]
采样/保持阶段：开关s1接到输入信号i
in
，开关s2闭合，输入电流i
in
以栅源电压的形式被存储在c1上。
[0082]
转换阶段一：开关s1接到n1，s2断开，c1上存储的电流经n1、n2组成的电流镜拷贝到电流灵敏放大器的输入端，与两个参考电流i
ref_h
和i
ref_l
进行比较，并得出d[1:0]。c1上存储的电流同时经p2～p4组成的两倍电流镜拷贝变为2i
in
。p5～p8、n4、n5组成的选择电路根据d[1:0]的值导通，将对应的参考电流i
l
、ih、i
(l+h)/2
拷贝至左侧通路，与上述2i
in
进行电流相减得到残差电流i
res1
。
[0083]
转换阶段二：开关s1接到n6，s2闭合，转换阶段一得到的残差电流i
res1
以栅源电压的形式被存储在c1上。然后开关s1接到n1，s2断开，c1上存储的电流经n1、n2组成的电流镜拷贝到电流灵敏放大器的输入端，与两个参考电流i
ref_h
和i
ref_l
进行比较，并得出d[1:0]。c1上存储的电流同时经p2～p4组成的两倍电流镜拷贝变为2i
res1
，与选择电路输出的参考电流相减得到残差电流i
res2
。
[0084]
转换阶段三到n：同转换阶段二。
[0085]
n次循环结束，所得到的n组d[1:0]由逻辑控制电路错位相加后舍掉最后一位即可得到n bit转换结果。
[0086]
本实施例的电流模循环型模数转换器，通过采用电流灵敏放大器作为比较电路，将待测电流和参考电流之差转换为电压再放大，提高了比较电路对微弱信号的敏感程度，提高比较精度；2bit电流灵敏放大器采用差分输入结构，提高电路的抗干扰能力，同时实现每次循环产生两位输出，减小了传统双比较器电路结构带来的失调误差，降低了电路功耗。
[0087]
本实施例中的灵敏放大器将电流采样和电流减法电路结合，先进行电流采样并转换为电压存储，再进行电流减法，避免传统结构中电流镜拷贝带来的精度误差；通过引入耦合电容cp2、cp3，在电流采样阶段存储输入pmos管pm2、pm3的阈值电压，提高了锁存放大电路对前级采样、减法电路输出微小电压的灵敏度，提高比较精度；判决电路的结构和控制时序更为简单，实现对后级选择电路的控制并完成2bit输出的译码。
[0088]
实施例三：
[0089]
本实施例提供一种电流模循环型模数转换方法，采用实施例一或实施例二记载的电流循环型模数转换器实现，包括：
[0090]
步骤1：采样保持电路对输入电流i
in
进行采样，并将所述输入电流i
in
输入灵敏放
大器；
[0091]
步骤2：所述灵敏放大器将所述输入电流与灵敏放大器参考电流进行比较，输出比较结果；
[0092]
步骤3：选择电路根据所述灵敏放大器输出的比较结果选择相应的选择参考电流；
[0093]
步骤4：所述输入电流i
in
经过乘二电路变为2i
in
，经运算电路与所述选择参考电流进行减法运算，得到本次循环的残差电流i
res
；
[0094]
步骤5：所述残差电流i
res
被所述采样保持电路采样，作为下一次循环的输入电流，重复所述步骤1-4；
[0095]
步骤6：逻辑控制电路控制循环的次数n，并对每次循环的输出结果进行处理，并输出最终的模数转换结果。
[0096]
实施例四：
[0097]
本实施例提供一种电流模循环型模数转换方法，采用实施例二记载的电流模循环型模数转换器实现，包括：
[0098]
步骤1：采样保持电路对输入电流i
in
进行采样，并将输入电流输入灵敏放大器；
[0099]
开关s1接到n1，s2断开，c1上存储的电流经n1、n2组成的电流镜拷贝到电流灵敏放大器的输入端。
[0100]
步骤2：灵敏放大器将输入电流与放大器参考电流进行比较，输出比较结果；
[0101]
灵敏放大器输入电流i
sain
经采样保持电路采样后，与第一参考电流i
ref_l
、第二参考电流i
ref_h
进行比较，如果输入电流i
sain
小于第一参考电流i
ref_l
，则输出d[1:0]＝00；如果输入电流i
sain
大于第一参考电流i
ref_l
同时小于第二参考电流i
ref_h
则输出d[1:0]＝01；如果输入电流i
sain
大于第二参考电流i
ref_h
则输出d[1:0]＝10；
[0102]
第一参考电流i
ref_l
＝i
(l+h)/2-1/8(i
h-i
l
)；第二参考电流i
ref_h
＝i
(l+h)/2
+1/8(i
h-i
l
)。
[0103]
步骤3：选择电路根据所述灵敏放大器输出的比较结果选择相应的选择参考电流；
[0104]
根据所述灵敏放大器输出的d[1:0]的值选择相应的参考电流传输至运算电路，d[1:0]＝00选择所述第一选择参考电流i
l
，d[1:0]＝01选择所述第二选择参考电流i
(l+h)/2
，d[1:0]＝10选择所述第三选择参考电流ih。
[0105]
步骤4：所述输入电流i
in
经过乘二电路变为2i
in
，经运算电路与所述选择参考电流进行减法运算，得到本次循环的残差电流i
res1
；
[0106]
步骤5：所述残差电流i
res1
被所述采样保持电路采样，作为下一次循环的输入电流，重复所述步骤1-4；
[0107]
开关s1接到n6，s2闭合，第一次循环得到的残差电流i
res1
以栅源电压的形式被存储在c1上。然后开关s1接到n1，s2断开，c1上存储的电流经n1、n2组成的电流镜拷贝到电流灵敏放大器的输入端，与两个参考电流i
ref_h
和i
ref_l
进行比较，并得出d[1:0]。c1上存储的电流同时经p2～p4组成的两倍电流镜拷贝变为2i
res1
，与选择电路输出的参考电流相减得到残差电流i
res2
。
[0108]
按照上述步骤继续进行循环比较，完成预设的循环次数。
[0109]
步骤6：逻辑控制电路控制循环的次数n，并将得到的n组比较结果d[1:0]错位相加后舍掉最后一位，得到n bit模数转换结果。
[0110]
本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。
[0111]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。