模数转换器制造技术

本申请公开了一种模数转换器，包括第一比较器、第二比较器以及互相连接的逻辑电路和数模转换器，第一比较器的正输入端与第二比较器的负输入端同时连接到模拟输入端，第一比较器的负输入端和第二比较器的正输入端分别连接到数模转换器，第一比较器的使能输入端和第二比较器的使能输入端同时与逻辑电路的使能输出端相连接，第一比较器的输出端和第二比较器的输出端分别连接到逻辑电路；逻辑电路用于输出使能信号使第一比较器和第二比较器进入锁存状态。本申请的模数转换器，能够以Level‑Crossing采样模式进行采样，并通过时域屏蔽技术在时域屏蔽时间内屏蔽掉输入信号的噪声的影响，规避掉大量可能由信号噪声导致的无效采样，节省了大量不必要的功耗开销。

Analog to digital converter

【技术实现步骤摘要】
模数转换器
本申请涉及集成电路
，具体涉及一种基于时域屏蔽技术的、抗信号噪声的事件驱动型Level-Crossing模数转换器。
技术介绍
随着信息技术的高速发展，物联网等新兴应用场景正在逐渐进入人们视野，因此移动电子设备在当下以及未来呈现爆炸式的数量增长，但同时，它们对芯片的功耗和成本提出了严格的要求。这些设备常使用小容量电池以平衡成本、体积和重量等因素，为了避免频繁更换电池所造成的不可接受的材料成本和人工成本，需要芯片具有极低的功耗。此外，物联网等应用中的芯片常处于持续开启的工作状态，随时待命，以实时处理可能内含在信号中的事件。考虑芯片的数据处理方式，相比于直接对传感器采集到的模拟信号进行处理，先进行模拟信号数字化再进行数字域的处理能带来性能、功耗、准确性、可靠性等诸多好处，因此超低功耗ADC(模数转换器)在物联网等领域的芯片中极为重要。传统的基于奈奎斯特采样模式的ADC以固定的采样频率对信号进行采样。然而，物联网领域中包含事件的信号往往是随机到来且间隔时间较长的(例如：烟雾报警器测到火灾的周期可能长达数年)，传统ADC通常需要较高采样频率以保证不遗漏任何随时可能到来的事件，因此，芯片在长时间的待机的过程中即使不出现携带目标事件的信号，ADC也会持续不断的进行采样量化工作，浪费了大量功耗。近年来，一种新型的基于LevelCrossing(LC)采样模式的ADC被广泛研究，基于新型采样模式的ADC只有当信号变化时才进行采样，信号变化越剧烈，采样频率越高，信号平缓时具有极低的采样频率以保持超低功耗，因此，这种事件驱动的自适应采样模式ADC在物联网等应用中具有超低功耗潜力。然而，相比于传统ADC，新型LC-ADC因信号事件驱动的工作模式而对信号噪声更为敏感，一旦有用信号中包含无用噪声，LC-ADC可能会因为噪声的驱动而进行大量的无效采样，从而浪费大量功耗，因此抗信号噪声是LC-ADC面临的主要挑战。目前国内外研究中针对LC-ADC提出的抗信号噪声方法通常基于幅度域操作，例如使用滞回比较器、幅度滞回DAC等。在一定程度上能消除幅度低于某个设计阈值的噪声的影响，然而，一旦噪声的幅度大于设计的幅度滞回的量，仍然会产生不必要采样，浪费功耗。再者，基于幅度域的操作常常以牺牲ADC精度为代价。因此目前为止，还没有一种不在幅度域提高LC-ADC抗信号噪声能力的技术，所以仍没有真正适应于物联网等领域的具有超低功耗的ADC。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种模数转换器。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。根据本申请实施例的一个方面，提供一种模数转换器，包括第一比较器、第二比较器以及互相连接的逻辑电路和数模转换器，所述第一比较器的正输入端与所述第二比较器的负输入端同时连接到模拟输入端，所述第一比较器的负输入端和所述第二比较器的正输入端分别连接到所述数模转换器，所述第一比较器的使能输入端和所述第二比较器的使能输入端同时与所述逻辑电路的使能输出端相连接，所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端分别连接到所述逻辑电路；所述逻辑电路用于输出使能信号使所述第一比较器和所述第二比较器进入锁存状态。进一步地，所述模数转换器还包括设置于所述逻辑电路和所述数模转换器之间的计数器，所述计数器分别与所述逻辑电路和所述数模转换器电连接。进一步地，所述逻辑电路包括D触发器，所述第一比较器的使能输入端和所述第二比较器的使能输入端同时与所述D触发器的使能输出端相连接。进一步地，所述逻辑电路还包括第一或门、第二或门、取反电路、与门、移位寄存器、第一延迟单元、第二延迟单元、第三延迟单元和第四延迟单元；所述第一比较器的输出端连接所述第一或门的一输入端，所述第二比较器的输出端连接所述第一或门的另一输入端；所述第一比较器的输出端连接所述与门的一输入端，所述第二比较器的输出端通过所述取反电路连接所述与门的另一输入端；所述第一或门的输出端分别连接所述第一延迟单元的输入端、所述第三延迟单元的输入端和所述第四延迟单元的输入端；所述与门的输出端连接所述第二延迟单元的输入端；所述第一延迟单元的输出端和所述第二延迟单元的输出端分别连接到所述移位寄存器；所述第四延迟单元的输出端与所述第二或门的一输入端相连接；所述第二或门的输出端和另一输入端分别连接所述移位寄存器；所述移位寄存器与所述数模转换器相连接。进一步地，所述第四延迟单元的延迟时间、所述第一延迟单元的延迟时间、所述第二延迟单元的延迟时间和第三延迟单元的延迟时间由大到小依次递减。进一步地，所述取反电路包括反相器。进一步地，所述D触发器为边沿复位的D触发器。进一步地，所述D触发器的D端接入有高电平。进一步地，所述数模转换器为基于电阻分压的数模转换器。进一步地，所述数模转换器对所述第二比较器的正输入端的输入值比所述数模转换器对所述第一比较器的负输入端的输入值大两个最低有效位。本申请实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请实施例提供的模数转换器，能够以不同于传统奈奎斯特采样模式的Level-Crossing采样模式进行采样，并通过每次采样后立刻锁存比较器的方式实现时域屏蔽，在时域屏蔽时间内屏蔽掉输入信号的噪声的影响，规避掉大量可能由信号噪声导致的无效采样，节省了大量不必要的功耗开销。本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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。图1示出了本申请的一实施方式的模数转换器的电路图；图2示出了本申请的另一实施方式的模数转换器的电路图；图3示出了图1所示实施方式的模数转换器的详细电路图；图4为Level-Crossing采样模式与奈奎斯特采样模式的采样原理对比示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本申请做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模数转换器，其特征在于，包括第一比较器、第二比较器以及互相连接的逻辑电路和数模转换器，所述第一比较器的正输入端与所述第二比较器的负输入端同时连接到模拟输入端，所述第一比较器的负输入端和所述第二比较器的正输入端分别连接到所述数模转换器，所述第一比较器的使能输入端和所述第二比较器的使能输入端同时与所述逻辑电路的使能输出端相连接，所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端分别连接到所述逻辑电路；所述逻辑电路用于输出使能信号使所述第一比较器和所述第二比较器进入锁存状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种模数转换器，其特征在于，包括第一比较器、第二比较器以及互相连接的逻辑电路和数模转换器，所述第一比较器的正输入端与所述第二比较器的负输入端同时连接到模拟输入端，所述第一比较器的负输入端和所述第二比较器的正输入端分别连接到所述数模转换器，所述第一比较器的使能输入端和所述第二比较器的使能输入端同时与所述逻辑电路的使能输出端相连接，所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端分别连接到所述逻辑电路；所述逻辑电路用于输出使能信号使所述第一比较器和所述第二比较器进入锁存状态。


2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述模数转换器还包括设置于所述逻辑电路和所述数模转换器之间的计数器，所述计数器分别与所述逻辑电路和所述数模转换器电连接。


3.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述逻辑电路包括D触发器，所述第一比较器的使能输入端和所述第二比较器的使能输入端同时与所述D触发器的使能输出端相连接。


4.根据权利要求3所述的模数转换器，其特征在于，所述逻辑电路还包括第一或门、第二或门、取反电路、与门、移位寄存器、第一延迟单元、第二延迟单元、第三延迟单元和第四延迟单元；所述第一比较器的输出端连接所述第一或门的一输入端，所述第二比较器的输出端连接所述第一或门的另一输入端；所述第一比较器的输出端连接所述与门的一输入端，所述第二比较器的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶乐，王志轩，张昊，王阳元，黄如，
申请(专利权)人：浙江省北大信息技术高等研究院，杭州未名信科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33