本发明涉及数字电子，具体为一种冗余sar模数转换器、装置及算法。
背景技术：
1、模/数转换(adc)电路可以把模拟量转换为数字信号，逐次逼近型模/数转换器(sar adc)是一种中等采样频率(1～50msps)、中等分辨率(10～18位)的模/数转换器结构。因为其具有结构简单、功耗较低等优势，在传感器检测、工业控制等领域中得到广泛应用。
2、图1展示了传统sar adc的主体框架，包括一个采样保持(s/h)电路，一个比较器，一个sar的数字逻辑电路和一个数/模转换电路(dac)。一个sar adc需要几个比较循环来完成模/数转换，根据sar的数字逻辑电路，dac改变输出电压，然后不断重复比较，直到最终的结果得出。对于一次正确的转换过程，模拟信号和数字信号的差值应小于1个最小精度(lsb)，如果差值大于1lsb，则意味着在转换过程种出现了错误。
3、数/模转换器(digital-analog-converser，dac)是逐次逼近型模/数转换器的核心，其基本功能是将数字信号转换成模拟信号。它的差分和积分非线性会直接反映在模/数转换器的传递函数中。典型的数/模转换器有电阻式，电容式等。由于电容的匹配误差比电阻好很多，因此目前最理想的结构是电容式数/模转换器(cdac)，这种数/模转换器是基于电荷守恒及电荷重分配的原理。常用的电容式dac结构的电容是呈二进制数量分布的。
4、传统的二进制搜索算法中，对于每一个模拟输入有唯一的数字输出码与之对应，没有容错能力，一旦决策失误就无法恢复并产生正确的输出。
技术实现思路
1、本发明提出了一种冗余sar模数转换器、装置及算法，具有误差小，成本低，资源占用小及逻辑简单的特点。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种冗余sar模数转换器，该n位冗余模数转换器m位周期来转换n位数字代码，其中m>n，dac电容阵列由m+1个电容组成，该n位冗余模数转换器中的dac阵列中的m+1个电容仅由2n个电容单元组成，msb电容cm包含2n-1-2p电容单元，其中(n-1>p，msb电容cm上取下的2p电容单元分布为r组，其中，m>r>p，在每个r组中，电容单元的数量是2的幂次数，在cm-1到c1之间，r组被选择性地分配到r个不同的电容上，cm-1到c1之间的一个电容cn有2n-j或2n-j+2k电容单元，其中2n-j≠2k，且cn满足cn≤cn-1+…+c1+c0，其中m≥n>1。
4、作为本方案的进一步优化，在该n位冗余模数转换器的输入处，与比较器的同相端和反相端处分别并联有电容。
5、一种14位冗余模数转换器，其中包括2位冗余位，所述14位模数转换器对应的数字量中每一位的量化值包括1、1、2、2、2、4、2、4、6、9、18、34、68、128、240，其中所述每一位量化值同时为所述模数转换器中单位电容容值的倍数；
6、分段电容的容值的量化值为4，分段电容位于所述模数转换器中第5位数字量和第6位数字量之间。
7、一种采用分段电容带冗余位的模数转换算法，设置n位带冗余位的模数转换器对应的数字量中每一位的量化值，确定每一位量化值对应模数转换器中的电容值；
8、以任意两位数字量为断点，统计断点前各位量化值对应的电容值经过并联之后的总电容；
9、对于每一处断点，设计分段电容的容值，计算断点前的总电容经分段电容串联后的下降比率；
10、以所述下降比率降低断点后的各位量化值对应模数转换器中的电容值；
11、若所述断点后的各位量化值对应的电容值经下降比率下调之后仍为整数，将对应的分段电容设置为所述模数转换器的分段电容，将对应的断点设置为分段点。
12、作为本方案的进一步优化，所述以任意两位数字量为断点，统计断点前各位量化值对应的电容值经过并联之后的总电容包括，
13、用自动求和算法自动计算以任意两位数字量为断点，所述断点前各位量化值对应的电容值经过并联之后的总电容，
14、基于每一位量化值对应模数转换器中的电容值的公约数对各位量化值对应模数转换器中的电容值进行整体下调，
15、将下调后的电容值作为每一位量化值在的模数转换器中的电容值。
16、作为本方案的进一步优化，对于每一处断点，自动统计断点后各位量化值的公约数，将各个公约数的倒数作为断点前的总电容经分段电容串联后的备选下降比率；
17、构建断点前的总电容经分段电容串联后的电容方程，得到断点前的总电容的下降比率的计算公式；
18、对各个所述备选下降比率进行取值验证，将满足所述下降比率的计算公式且取值为整数的分段电容作为备选分段电容，并记录对应的断点；
19、自动遍历所有断点，计算得到所有的备选分段电容，将满足下降比率最大的断点作为分段点，将对应的分段电容作为最终的分段电容。
20、作为本方案的进一步优化，设置分段点后包括，将所述分段点后面的每一位量化值对应模数转换器中的电容值经所述下降比率下调之后的电容值作为最终的电容值。
21、作为本方案的进一步优化，包括14位的模数转换器，其中包括2位冗余位；
22、经过冗余算法处理后所述14位模数转换器对应的数字量中每一位的量化值包括2、2、4、4、4、8、16、32、48、72、144、272、544、1024、1920，其中所述每一位量化值同时为所述模数转换器中单位电容容值的倍数；
23、基于公约数2对各位量化值在的模数转换器中的电容值进行整体下调，得到所述14位模数转换器对应的数字量中每一位的量化值的电容值为1、1、2、2、2、4、8、16、24、36、72、136、272、512、960；
24、计算得到分段电容的容值为4，断点为模数转换器中第5位数字量和第6位数字量之间，断点前的总电容和断点后的总电容经分段电容串联后等比例下降1/4；
25、将1、1、2、2、2、4、2、4、6、9、18、34、68、128、240作为最终每一位量化值在所述模数转换器中的电容值。
26、一种采用分段电容带冗余位的模数转换装置，包括
27、量化值设置单元，用于设置n位带冗余位的模数转换器对应的数字量中每一位的量化值；
28、容值设置单元，用于确定每一位量化值对应模数转换器中的电容值；
29、总电容计算单元，用于以任意两位数字量为断点，分别统计断点前和断点后各位量化值对应的电容值经过并联之后的总电容；
30、分段参数计算单元，用于对于每一处断点，设计分段电容的容值，使得断点前的总电容和断点后的总电容经分段电容串联后等比例下降；
31、分段参数确定单元，用于将满足条件的断点作为分段点，并将对应的分段电容设置为所述模数转换器的分段电容。
32、本发明的工作原理及有益效果为：
33、1.冗余的电容能可以消除由比较器失配等所引起的判断误差。
34、2.分段电容4cu的选择使得一方面电容不至于太小以至于引起更多的失配误差，另一面总的电容不会太大，不需要占用太多面积，减少成本。
35、3.冗余的电容比例设计为适合做译码转换的比例，数字译码的逻辑简单，而不会需要占用大量的数字电路资源。
1.一种冗余sar模数转换器，该n位冗余模数转换器m位周期来转换n位数字代码，其中m>n，dac电容阵列由m+1个电容组成，其特征在于，该n位冗余模数转换器中的dac阵列中的m+1个电容仅由2n个电容单元组成，msb电容cm包含2n-1-2p电容单元，其中(n-1>p，msb电容cm上取下的2p电容单元分布为r组，其中，m>r>p，在每个r组中，电容单元的数量是2的幂次数，在cm-1到c1之间，r组被选择性地分配到r个不同的电容上，cm-1到c1之间的一个电容cn有2n-j或2n-j+2k电容单元，其中2n-j≠2k，且cn满足cn≤cn-1+…+c1+c0，其中m≥n>1。
2.根据权利要求1所述的一种冗余sar模数转换器，其特征在于，在该n位冗余模数转换器的输入处，与比较器的同相端和反相端处分别并联有电容。
3.一种14位冗余模数转换器，其特征在于，其中包括2位冗余位，所述14位模数转换器对应的数字量中每一位的量化值包括1、1、2、2、2、4、2、4、6、9、18、34、68、128、240，其中所述每一位量化值同时为所述模数转换器中单位电容容值的倍数；
4.一种采用分段电容带冗余位的模数转换算法，其特征在于，设置n位带冗余位的模数转换器对应的数字量中每一位的量化值，确定每一位量化值对应模数转换器中的电容值；
5.根据权利要求4所述的一种采用分段电容带冗余位的模数转换算法，其特征在于，所述以任意两位数字量为断点，统计断点前各位量化值对应的电容值经过并联之后的总电容包括，
6.根据权利要求4所述的一种采用分段电容带冗余位的模数转换算法，其特征在于，对于每一处断点，自动统计断点后各位量化值的公约数，将各个公约数的倒数作为断点前的总电容经分段电容串联后的备选下降比率；
7.根据权利要求4所述的一种采用分段电容带冗余位的模数转换算法，其特征在于，设置分段点后包括，将所述分段点后面的每一位量化值对应模数转换器中的电容值经所述下降比率下调之后的电容值作为最终的电容值。
8.根据权利要求4所述的一种采用分段电容带冗余位的模数转换算法，其特征在于，包括14位的模数转换器，其中包括2位冗余位；
9.一种采用分段电容带冗余位的模数转换装置，其特征在于，包括
