CN112968704B - 基于暂态电容切换方式的逐次逼近型模数转换器量化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于模拟集成电路技术领域，涉及一种基于暂态电容切换方式的逐次逼近型模数转换器及其量化方法。本发明是以上极板采样技术为基础，在采样后直接进行第一次比较，由第一次比较的结果获得第1位输出码字，随后根据第一次比较的结果完成第二次量化过程中的电容切换；同时通过第一次比较的结果确定出后续量化过程中所需要切换的目标阵列。在后续量化过程中，通过建立中间态进行过渡，实现只对目标阵列中的电容切换，使DAC电容阵列的形成类似单端电容切换方式，从而降低切换电容阵列的功耗；同时，本发明以N‑2位量化电容进行N位量化，相较于传统的DAC电容阵列节省75％面积，降低了功耗。

Description

基于暂态电容切换方式的逐次逼近型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，涉及一种基于暂态电容切换方式的逐次逼近型模数转换器及其量化方法。

背景技术

作为连接外部世界模拟信号和***内部信号的桥梁，模拟数字转换器(ADC)广泛应用于多媒体、通信、生物医疗以及传感器控制等技术领域，不同特性的模拟数字转换器ADC适用于不同环境。近年来，随着便携式、可穿戴和可植入等设备的快速发展，在这类设备应用中，芯片需工作在缺少电源或电源相当小的情况下，必须工作在超低功耗的状态，因此降低功耗以及减小体积显得尤为重要。

由于逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)具有结构简单、功耗低、面积小等优点而获得广泛应用。对于逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)而言，其主要功耗来源自电容阵列、比较器以及SAR逻辑。随着CMOS工艺的发展进一步减小了数字电路的功耗，而对于全动态比较器的采用，比较器的功耗主要由噪声和采样速率决定，因此电容阵列的功耗成为了决定SARADC转换器整体功耗的最主要因素。

用于实现逐次逼近算法的传统SAR ADC的传统开关电容，主要是通过电容衰减参考电压的方式，将电容阵列存储的总电荷进行二元划分。在传统的SAR ADC的量化方法中，DAC模块开关策略的主要优势在于工作原理简单，但随着模拟数字转换器的位数增加，由于采用二进制加权的方式，电容值的以指数增加，一个N位差分数模转换器需要2^N个单位电容。导致占用电路面积增大，电容切换产生的功耗快速增大。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于暂态电容切换方式的逐次逼近型模数转换器及其量化方法，以克服传统逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的量化过程中，由于模转换器需要2^N个单位电容，导致占用电路面积增大，电容切换产生的功耗快速增大的问题。

为实现上述目的本发明采取如下技术方案：

一种基于暂态电容切换方式的逐次逼近型模数转换器，所述逐次逼近型模数转换器包括：DAC模块、比较器和数字逻辑控制模块。

所述DAC模块包括第一DAC电容阵列和第二DAC电容阵列，第一DAC电容阵列和第二DAC电容阵列都包括N-2个二进制的量化电容和1个冗余电容，其中N为所述逐次逼近型模数转换器的位数；N-2个量化电容按照权重由低到高依次排列并编号为C₁、C₂、C₃、……、C_N-2；冗余电容C_R1与量化电容C₁的电容值相等；第一DAC电容阵列中的N-2个量化电容和1个冗余电容的上极板都连接比较器的正向输入端并通过开关后接输入信号V_ip，其下极板分别通过对应N-1个开关后连接共模电压或参考高电压或参考地电压，从而使各电容通过各自的开关实现电容切换；第二DAC电容阵列中的N-2个量化电容和1个冗余电容的上极板都连接比较器的负向输入端并通过开关后接输入信号V_in，其下极板分别通过对应N-1个开关后连接共模电压或参考高电压或参考地电压，从而使各电容通过各自的开关实现电容切换。共模电压的电压值为参考高电压的电压值的二分之一。

所述比较器的输出端分别分别连接输出模块的输入端和数字逻辑控制模块的输入端；所述输出模块根据比较器提供输出信号完成量化码字的输出。

所述数字逻辑控制模块根据接收的比较器输出信号产生控制信号，并通过该控制信号控制DAC模块中电容阵列中的电容切换实现量化。

本发明的另一方面是为了适应上述逐次逼近模数转换器结构的改进，提出了一种基于暂态电容切换方式的逐次逼近型模数转换器的量化方法，包括如下步骤：

步骤一、采样阶段

(1)所述逐次逼近型模数转换器上电复位，所述DAC模块进行采样，将第一DAC电容阵列中的N-2个量化电容和1个冗余电容的上极板都接输入信号V_ip，其下极板都连接参考地电压，将第二DAC电容阵列中的N-2个量化电容和1个冗余电容的上极板都连接输入信号V_in，其下极板都连接参考地电压。

(2)所述DAC模块采样结束后，将所有量化电容和冗余电容的上极板都与输入信号断开，下极板保持连接参考地电压；随后进入比较阶段；

步骤二、比较阶段：通过N次比较依次确定出所述逐次逼近型模数转换器的最高位输出码至最低位输出码，完成DAC电容阵列的量化；

在进行前N-1次的比较中，其中进行第1次比较的方法为：比较比较器正向输入端的输入信号和负向输入端的输入信号，获得第1个比较结果d₁；根据第1次比较结果d₁切换第一DAC电容阵列或第二AC电容阵列中所有电容至共模电压，同时保持另一DAC电容阵列连接参考地电压、并在后面的量化过程中不再切换；为了方便描述，我们把需要切换一组DAC电容阵列称为目标阵列。

进行第i次比较的方法为：先比较器正向输入端的输入信号和负向输入端的输入信号，并获得第i个比较结果d_i；再比较d₁与d₂、d_i与d₁，然后将d₁与d₂的比较结果、d_i与d₁比较结果结合起来作为第i+1次量化过程中电容切换的依据，完成第i+1次量化过程中的电容切换，i∈[2,N-2]。

第N-1次比较和第N次比较的方法为：比较比较器正向输入端的输入信号和负向输入端的输入信号，并获得第N-1个比较结果，根据第N-1个比较结果切换目标阵列中的冗余电容C_R1，得到第N次比较结果。然后将N个比较结果作为逐次逼近型模数转换器的N位输出码子输出，量化结束。

进一步的，所述步骤二中进行第i次比较后，是以d₁与d₂的比较结果结合d_i与d₁比较结果为依据，按照如下情形完成第i+1次量化过程中的电容切换：

当d₁与d₂不同且d_i不等于d₁时，将目标阵列中第C_N-i个量化电容由共模电压切换至参考地电压。

当d₁与d₂不同且d_i等于d₁时,将目标阵列中的所有容切换至中间态过渡。此时的中间态为：目标阵列上一个状态中所有下极板连接参考地电压的电容切换至共模电压，下极板连接共模电压的电容切换至参考高电压。中间态建立完成以后，将目标阵列中第C_N-i个量化电容的下极板切换至参考地电压，第C_N-i-1个量化电容下极板切换到共模电压，其他位电容保持上一个目标阵列状态。

当d₁与d₂相同且d_i不等于d₁时，将目标阵列中的所有电容切换至中间态过渡。此时的中间态为：目标阵列中第C_N-i个量化电容下极板连接共模电压，第C_N-i-1个量化电容下极板连接参考地电压，其他高位量化电容(C_N-2-C_N-i-2)状态由上一个目标阵列状态决定；目标阵列中下极板连接共模电压的电容切换到参考地电压，下极板连接参考高电压的电容切换到共模电压；其他位电容连接参考地电压。中间态建立完成以后，将目标阵列中下极板连接参考地电压的电容切换至共模电压，下极板连接共模电压的电容切换至参考高电压。

当d₁与d₂相同且d_i等于d₁时,将目标阵列中的所有电容切换至中间态过渡。此时的中间态为：目标阵列中第C_N-i个量化电容的下极板连接共模电压，其他高位电容(C_N-2-C_N-i-1)状态由上一个目标阵列状态决定；目标阵列中下极板连接共模电压的电容切换到参考地电压，下极板连接参考高电压的电容切换到共模电压；其他位电容连接参考地电压。中间态建立完成以后，将目标阵列中下极板连接参考地电压的电容切换至共模电压，下极板连接共模电压的电容切换至参考高电压。

本发明的有益效果为：本发明基于上极板采样技术，在采样后直接进行第一次比较，在量化过程中建立中间态进行过渡，将切换电容阵列的功耗降低。此外，应用类似单端切换电容的方式，最后一位码字通过仅切换P端或N端的最低位电容比较得到。本发明以N-2位量化电容进行N位量化，相较于传统的DAC电容阵列节省75％面积，降低了功耗。

附图说明

图1为采用本发明提出的逐次逼近型模数转换器的***框图；

图2为本发明提出的逐次逼近型模数转换器中电容阵列的量化电容和冗余电容示意图；

图3为本发明提出的逐次逼近型模数转换器量化方法中电容阵列在实施例中的示意图；

附图标记：

11、DAC模块；12、比较器；13、输出模块；14、数字逻辑控制模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。

图1为本发明提出的逐次逼近型模数转换器***框图。如图1所示，包括DAC模块11、比较器模块12、数字逻辑控制模块13以及输出模块14。其中DAC模块11用于对输入信号进行采样，其输出端连接比较器模块12的输入端；比较器12的比较结果一方面连接到数字控制逻辑模块13，另一方面连接到输出模块14；数字逻辑控制模块13根据比较器12的输出信号产生控制信号，并通过该控制信号控制DAC模块11内DAC电容阵列中的电容切换；输出模块14根据比较器12的输出信号输出量化码字D<1:N>。

如图2所示，DAC模块的输入信号为差分输入信号V_ip和V_in，DAC模块包括第一DAC电容阵列和第二DAC电容阵列，第一DAC电容阵列和第二DAC电容阵列都包括N-2个二进制的量化电容和1个冗余电容，其中N为所述逐次逼近型模数转换器的位数；N-2个量化电容按照权重由低到高依次排列并编号为C₁、C₂、C₃、……、C_N-2；冗余电容C_R1与量化电容C₁的电容值相等，且冗余电容C_R1连接在DAC电容阵列量化电容C₁之后。

第一DAC电容阵列中的N-2个量化电容C₁至C_N-2和1个冗余电容C_R1的上极板都连接比较器的正向输入端(即P端)并通过开关后接输入信号V_ip，其下极板分别通过对应N-1个开关后连接共模电压V_CM或参考高电压V_REF或参考地电压gnd。第二DAC电容阵列中的N-2个量化电容C₁至C_N-2和1个冗余电容C_R1的上极板都连接比较器的负向输入端(即N端)并通过开关后接输入信号V_in，其下极板分别通过对应N-1个开关后连接共模电压VCM或参考高电压V_REF或参考地电压gnd。共模电压的电压值为参考高电压的电压值的二分之一。

根据本发明的另一个方面，所提出的与上述结构的逐次逼近型模数转换器配套的量化方法，包括如下步骤：

步骤一、采样阶段

(1)所述逐次逼近型模数转换器上电复位，DAC模块11进行采样，将第一DAC电容阵列中的(即P端)N-2个量化电容和1个冗余电容的上极板都接输入信号V_ip，其下极板都连接参考地电压gnd，将第二DAC电容阵列中的(即N端)N-2个量化电容和1个冗余电容的上极板都连接输入信号V_in，其下极板都连接参考地电压gnd。

(2)DAC模块11采样结束后，将所有量化电容和冗余电容的上极板都与差分信号断开，下极板保持连接参考地电压gnd；随后进入步骤二。

步骤二、比较阶段：通过N次比较依次确定出所述逐次逼近型模数转换器的最高位输出码至最低位输出码，完成DAC电容阵列的量化。

在进行前N-1次的比较中，其中进行第1次比较的方法为：比较比较器12正向输入端(即P端)和负向输入端(即N端)的输入信号，获得第1个比较结果d₁；根据第1个比较结果d₁确定出其中一组DAC电容阵列作为目标阵列，以用于本发明量化过程中的电容切换，同时保持另一组DAC电容阵列连接参考地电压gnd、并在后续的量化过程中不再切换。根据第1个比较结果切换目标阵列中所有电容至共模电压VCM，完成第二次量化过程中的电容切换。

随后进行第二次比较。在第二次比较时，先比较比较器12正向输入端(即P端)和负向输入端(即N端)的输入信号并获得第二个比较结果d₂，再比较d₁与d₂，然后以d₁与d₂的比较结果作为第三次量化过程中目标阵列电容切换的依据，完成第三次量化过程中的电容切换。

然后进行第三次比较。在第三次比较时，先比较比较器12正向输入端(即P端)和负向输入端(即N端)的输入信号并获得第三个比较结果d₃，再比较d₁与d₂、d₃与d₁，然后将d₁与d₂的比较结果、d₃与d₁比较结果结合起来作为第四次目标阵列中电容切换的依据，完成第四次量化过程中的电容切换。

再然后进行第四次比较，……。按照这样的方法，直至得到第N-1次比较结果，根据第N-1次比较结果切换目标阵列冗余电容C_R1，得到第N次比较结果为d_N，量化结束。N个比较结果d₁d₂d₃……d_N构成最后的输出码。

由此可见，通过本发明提供的量化方法可以实现N-2位二进制开关量化电容阵列得到N位输出码，完成模数转换。

进一步的，所述步骤二中进行的第i次比较方法中，是以d₁与d₂的比较结果结合d_i与d₁比较结果为依据，按照如下情形完成第i+1次量化过程中的电容切换：

当d₁与d₂不同且d_i不等于d₁时，将目标阵列中第C_N-i个量化电容由共模电压V_CM切换至参考地电压gnd。

当d₁与d₂不同且d_i等于d₁时,将目标阵列中的所有容切换至中间态过渡。此时的中间态为：目标阵列上一个状态中所有下极板连接参考地电压gnd的电容切换至共模电压V_CM，下极板连接共模电压V_CM的电容切换至参考高电压V_REF。中间态建立完成以后，将目标阵列中第C_N-i个量化电容的下极板切换至参考地电压gnd，第C_N-i-1个量化电容下极板切换到共模电压V_CM，其他位电容保持上一个目标阵列状态。

当d₁与d₂相同且d_i不等于d₁时，将目标阵列中的所有电容切换至中间态过渡。此时的中间态为：目标阵列中第C_N-i个量化电容下极板连接共模电压V_CM，第C_N-i-1个量化电容下极板连接参考地电压gnd，其他高位量化电容(C_N-2-C_N-i-2)状态由上一个目标阵列状态决定；目标阵列中下极板连接共模电压的电容切换到参考地电压gnd，下极板连接参考高电压V_REF的电容切换到共模电压V_CM；其他位电容连接参考地电压gnd。中间态建立完成以后，将目标阵列中下极板连接参考地电压gnd的电容切换至共模电压V_CM，下极板连接共模电压V_CM的电容切换至参考高电压V_REF。

当d₁与d₂相同且d_i等于d₁时,将目标阵列中的所有电容切换至中间态过渡。此时的中间态为：目标阵列中第C_N-i个量化电容的下极板连接共模电压V_CM，其他高位电容(C_N-2-C_N-i-1)状态由上一个目标阵列状态决定；目标阵列中下极板连接共模电压V_CM的电容切换到参考地电压gnd，下极板连接参考高电压V_REF的电容切换到共模电压V_CM；其他位电容连接参考地电压gnd。中间态建立完成以后，将目标阵列中下极板连接参考地电压gnd的电容切换至共模电压V_CM，下极板连接共模电压V_CM的电容切换至参考高电压V_REF。

进一步，所述目标阵列的确定方式为：当第一个比较结果d₁表示比较器的正向输入端信号大于其负向输入端信号时，即d₁＝1时，则将第二DAC电容阵列(N端)下极板由参考地电压gnd切换至共模电压V_CM，并作为目标阵列。当第一个比较结果d₁表示比较器的正向输入端信号大于其负向输入端信号时，即d₁＝0时，则将第一DAC电容阵列(P端)下极板由参考地电压gnd切换至共模电压V_CM，并作为目标阵列。

实施例

下面以4位的逐次逼近型模数转换器为例对本发明实施例进行详细说明。本实施例中第一和第二DAC电容阵列中都包括2个量化电容以及1个冗余电容C_R1，2个量化电容按照权重由低到高的顺序编号为C₁、C₂，冗余电容C_R1与量化电容C₁的电容值相等。冗余电容依次C_R1排列在所述量化电容C₁之后。

第一DAC电容阵列中的2个量化电容C₁、C₂和1个冗余电容C_R1连接比较器的正向输入端(即P端)，其上极板通过开关后接输入信号V_ip；下极板分别通过开关阵列连接共模电压V_CM或参考高电压V_REF或参考地电压gnd。第二DAC电容阵列中的2个量化电容C₁、C和1个冗余电容C_R1连接比较器的负向输入端(即N端)，其上极板通过开关后接输入信号V_in；下极板通过开关阵列连接共模电压V_CM或参考高电压V_REF或参考地电压gnd。共模电压V_CM的电压值为参考高电压的电压值的二分之一。

下面详细说明本实施采用本发明量化方法的工作过程，如图3所示，图3展示了4位ADC在量化过程中的所有情况，图中中间态由虚线框标出。

假设本实施例量化码字为1111。

步骤一、采样阶段；

所述逐次逼近型模数转换器上电复位，DAC模块进行采样，具体方法为：将第一DAC电容阵列(即P端)中的2个量化电容C₁、C₂和1个冗余电容C_R1的上极板都连接输入信号V_ip，下极板都接参考地电压gnd；将第二DAC电容阵列(即N端)中的2个量化电容C₁、C₂和1个冗余电容C_R1的上极板都连接输入信号V_in，下极板都连接参考地电压gnd；

(2)DAC模块采样结束后，将两组DAC电容阵列上所有电容的上极板与输入信号断开，下极板保持连接参考地电压gnd。则有：

P端：V_P1＝V_ip

N端：V_N1＝V_in

得到V_P1-V_N1＝V_ip-V_in，比较器进行第一次比较，得到第一个比较结果d₁＝1。

根据第一次比较结果d₁＝1，P端电容阵列保持不变，N端电容阵列为目标阵列，目标阵列下极板由参考地电压Gnd切换至共模电压V_CM，则有：

P端：V_P2＝V_ip

N端：

得到

进行第二次比较，得到第二个比较结果d₂＝1。

根据比较结果d₁＝1，d₂＝1，中间态为：目标阵列中C₂下极板保持接V_CM不变，电容C₁和冗余电容C_R1下极板由共模电压V_CM切换至参考地电压Gnd；中间态过度后，目标阵列中C₂下极板由共模电压V_CM切换至参考高电压V_REF，电容C₁和冗余电容C_R1下极板由参考地电压Gnd切换至共模电压V_CM。则有：

P端：V_P3＝V_ip

N端：

得到

进行第三次比较，得到第三个比较结果d₃＝1。

根据比较结果d₁＝1，d₂＝1以及d₃＝1，中间态为：目标阵列中C₂下极板由参考高电压V_REF切换至共模电压V_CM，电容C₁下极板保持接共模电压V_CM；冗余电容C_R1下极板由共模电压V_CM切换至参考地电压Gnd；中间态过度后，目标阵列中C₂下极板由共模电压V_CM切换至参考高电压V_REF，电容C₁下极板由共模电压V_CM切换至参考高电压V_REF，冗余电容C_R1下极板由参考地电压Gnd切换至共模电压V_CM。则有：

P端：V_P4＝V_ip

N端：

得到

进行第四次比较，得到第四个比较结果d₄＝1。完成本次量化。

综上所述，本发明所提供的一种基于暂态电容切换方式的逐次逼近型模数转换器及其量化方法，是以上极板采样技术为基础，在采样后直接进行第一次比较，由第一次比较的结果获得第1位输出码字，随后根据第一次比较的结果完成第二次量化过程中的电容切换；同时通过第一次比较的结果确定出后续量化过程中所需要切换的目标阵列。在后续量化过程中，通过建立中间态进行过渡，实现只对目标阵列中的电容进行切换，使DAC电容阵列的形成类似单端电容切换方式，从而降低切换电容阵列的功耗功耗降低。同时，本发明以N-2位量化电容进行N位量化，相较于传统的DAC电容阵列节省75％面积，降低了功耗。

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 (1)

1.一种基于暂态电容切换方式的逐次逼近型模数转换器量化方法，包括：DAC模块、比较器和数字逻辑控制模块，其特征在于：

所述DAC模块包括第一DAC电容阵列和第二DAC电容阵列，第一DAC电容阵列和第二DAC电容阵列都包括N-2个二进制的量化电容和1个冗余电容，其中N为所述逐次逼近型模数转换器的位数；N-2个量化电容按照权重由低到高依次排列并编号为C₁、C₂、C₃、……、C_N-2；冗余电容C_R1与量化电容C₁的电容值相等；第一DAC电容阵列中的N-2个量化电容和1个冗余电容的上极板都连接比较器的正向输入端并通过开关后接输入信号V_ip，其下极板分别通过对应的N-1个开关后连接共模电压或参考高电压或参考地电压；第二DAC电容阵列中的N-2个量化电容和1个冗余电容的上极板都连接比较器的负向输入端并通过开关后接输入信号V_in，其下极板分别通过对应N-1个开关后连接共模电压或参考高电压或参考地电压；共模电压的电压值为参考高电压的电压值的二分之一；

所述比较器的输出端分别连接输出模块的输入端和数字逻辑控制模块的输入端；所述输出模块根据比较器提供输出信号完成量化码字的输出；

所述数字逻辑控制模块根据接收的比较器输出信号产生控制信号，并通过该控制信号控制DAC模块中电容阵列中的电容切换实现量化；

基于暂态电容切换方式的逐次逼近型模数转换器量化方法所述DAC电容阵列的量化方法包括下步骤：

步骤一、采样阶段

(1)所述逐次逼近型模数转换器上电复位，所述DAC模块进行采样，将第一DAC电容阵列中的N-2个量化电容和1个冗余电容的上极板都接输入信号V_ip，其下极板都连接参考地电压，将第二DAC电容阵列中的N-2个量化电容和1个冗余电容的上极板都连接输入信号V_in，其下极板都连接参考地电压；

(2)所述DAC模块采样结束后，将所有量化电容和冗余电容的上极板都与输入信号断开，下极板保持连接参考地电压；随后进入比较阶段；

步骤二、比较阶段：通过N次比较依次确定出所述逐次逼近型模数转换器的最高位输出码至最低位输出码，完成DAC电容阵列的量化；

在进行前N-1次的比较中，其中进行第1次比较的方法为：比较比较器正向输入端的输入信号和负向输入端的输入信号，获得第1个比较结果d₁；根据第1次比较结果d₁切换第一DAC电容阵列或第二DAC电容阵列中所有电容至共模电压，同时保持另一DAC电容阵列连接参考地电压、并在后面的量化过程中不再切换；为了方便描述，把需要切换一组DAC电容阵列称为目标阵列；

进行第i次比较的方法为：先比较正向输入端的输入信号和负向输入端的输入信号，并获得第i个比较结果d_i；再比较d₁与d₂、d_i与d₁，然后将d₁与d₂的比较结果、d_i与d₁比较结果结合起来作为目标阵列中第i+1次量化过程中电容切换的依据，完成目标阵列第i+1次量化过程中的电容切换；i∈[2,N-2]；

当d₁与d₂不同且d_i不等于d₁时，将目标阵列中第C_N-i个量化电容由共模电压VCM切换至参考地电压gnd；

当d₁与d₂不同且d_i等于d₁时,将目标阵列中的所有电容切换至中间态过渡；此时的中间态为：目标阵列上一个状态中所有下极板连接参考地电压的电容切换至共模电压，下极板连接共模电压的电容切换至参考高电压；中间态建立完成以后，将目标阵列中第C_N-i个量化电容的下极板切换至参考地电压，第C_N-i-1个量化电容下极板切换到共模电压，其他位电容保持上一个目标阵列状态；

当d₁与d₂相同且d_i不等于d₁时，将目标阵列中的所有电容切换至中间态过渡；此时的中间态为：目标阵列中第C_N-i个量化电容下极板连接共模电压，第C_N-i-1个量化电容下极板连接参考地电压，其他高位量化电容(C_N-2-C_N-i-2)状态由上一个目标阵列状态决定；目标阵列中下极板连接共模电压的电容切换到参考地电压，下极板连接参考高电压的电容切换到共模电压；其他位电容连接参考地电压；中间态建立完成以后，将目标阵列中下极板连接参考地电压的电容切换至共模电压，下极板连接共模电压的电容切换至参考高电压；

当d₁与d₂相同且d_i等于d₁时,将目标阵列中的所有电容切换至中间态过渡；此时的中间态为：目标阵列中第C_N-i个量化电容的下极板连接共模电压，其他高位电容(C_N-2-C_N-i-1)状态由上一个目标阵列状态决定；目标阵列中下极板连接共模电压的电容切换到参考地电压，下极板连接参考高电压的电容切换到共模电压；其他位电容连接参考地电压；中间态建立完成以后，将目标阵列中下极板连接参考地电压的电容切换至共模电压，下极板连接共模电压的电容切换至参考高电压；

第N-1次比较和第N次比较的方法为：比较比较器正向输入端的输入信号和负向输入端的输入信号，并获得第N-1个比较结果，根据第N-1个比较结果切换目标阵列中的冗余电容C_R1，得到第N次比较结果；然后将N个比较结果作为逐次逼近型模数转换器的N位输出码输出，量化结束。

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