【技术实现步骤摘要】
模数转换电路
[0001]本公开涉及集成电路
，尤其涉及一种模数转换电路。
技术介绍
[0002]模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)是模拟系统与数字系统接口的关键部件，可实现模拟信号到数字信号的转换。逐次逼近型(Successive Approximation Register，SAR)模数转换器是一种高速高精度的ADC结构，其广泛应用于物联网、可穿戴设备、可植入医疗电子等领域。
[0003]逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)包括采样保持电路、数模转换器(Digital-to-Analog Converter，DAC)、比较器(Comparator，COMP)和逐次逼近的逻辑电路等。SAR ADC采用二进制搜索算法，经过多个转换周期达到最终的转换结果。其通过比较采样保持电路采集到的模拟输入和数模转换器上的反馈值来决定每一个转换周期的数字输出码，利用该输出码来调整改变DAC上的反馈值使其逼近模拟输入值。
[0004]如图1所示，在某些应用场景中，SAR ADC包括N个采样通道，为了获得N路信号在同一时刻的信息，需要在同一时刻获取N个模拟输入Vin
1-Vin
N
的值并进行转换，最终得到对应的N个数字输出Dout
1-Dout
N
。现有的技术方案或结构复杂且成本高昂，或结构简单但能效不足，影响模数转换的效果。因此，需要一种新型的模数转换电路来提高逐次逼近型模数转换器的能效。
技术实现思路
>[0005]有鉴于此，本公开提出了一种模数转换电路，能够以较小的电路代价提高模数转换电路的能效。
[0006]根据本公开的一方面，提供了一种模数转换电路，包括：
[0007]并联的N个采样及转换模块，用于对N个通道的第一模拟信号同时采样并依次转换，输出第二模拟信号，其中，每个采样及转换模块包括并联的多个采样电容，N为大于1的整数；比较模块，连接到所述N个采样及转换模块，用于分别对所述第二模拟信号进行比较，得到比较信号；控制模块，连接到所述N个采样及转换模块和所述比较模块，用于对所述N个采样及转换模块进行控制，并根据所述比较信号输出转换后的数字信号。
[0008]在一种可能的实现方式中，，每个采样及转换模块还包括转换开关，所述转换开关一端连接所述多个采样电容，另一端连接到所述比较模块，其中，所述控制模块被配置为：
[0009]在采样保持阶段，控制所述N个采样及转换模块对输入的N个通道的第一模拟信号同时进行采样及保持；在模数转换阶段，控制所述N个采样及转换模块的转换开关轮流闭合，以使所述模数转换电路依次对所述N个通道的第一模拟信号进行模数转换。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述模数转换阶段包括N个转换周期，其中，在所述模数转换阶段的第i个转换周期，所述控制模块控制第i个采样及转换模块的转换开关闭合，所述模数转换电路以逐次逼近的方式对第i通道的第一模拟信号进行多次模数转换，得到
与所述第i通道的第一模拟信号对应的数字信号，1≤i≤N且i为整数。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述模数转换电路还包括共享转换模块，包括并联的多个共享电容，用于对所述N个通道的第一模拟信号的量化余量信号进行转换。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述N个通道的第一模拟信号包括单端信号或差分信号。
[0013]在一种可能的实现方式中，每个采样及转换模块的第一输入端输入对应通道的第一模拟信号，第二输入端输入第一控制信号，并在所述第一转换开关闭合时输出第二模拟信号；每个采样及转换模块包括U个第一采样电容、U组第一保持开关以及第一转换开关，U为大于或等于1的整数，每个第一采样电容的一端连接到所述第一转换开关，另一端连接到一组第一保持开关的一端，该组第一保持开关的另一端分别连接第一模拟信号、电源电压VDD、地GND及预设直流电压中的一个；所述比较模块的第一输入端输入所述第二模拟信号，第二输入端输入参考信号，输出端输出第一比较信号；所述控制模块的输入端输入所述第一比较信号，第一输出端输出转换后的第一数字信号，第二输出端输出第一控制信号。
[0014]在一种可能的实现方式中，在采样保持阶段，控制所述N个采样及转换模块对输入的N个通道的第一模拟信号同时进行采样及保持，包括：
[0015]控制所述N个采样及转换模块的第一转换开关断开；控制每个采样及转换模块的U组第一保持开关的开闭状态，以使所述采样及转换模块的U个第一采样电容的另一端连接对应的第一模拟信号。
[0016]在一种可能的实现方式中，在所述模数转换阶段的第i个转换周期，第i个采样及转换模块的第一转换开关闭合，所述模数转换电路以逐次逼近的方式对第i通道的第一模拟信号进行U次模数转换；针对所述第i个转换周期的第u次模数转换，所述第i个采样及转换模块根据所述第i通道的第一模拟信号及第u次的第一控制信号，输出第u次的第二模拟信号，1≤u≤U且u为整数；所述比较模块对所述第u次的第二模拟信号与参考信号进行比较，输出第u次比较的第一比较信号；在u<U时，所述控制模块根据所述第u次比较的第一比较信号，输出第u+1次的第一控制信号；在u＝U时，所述控制模块根据U次比较的第一比较信号，输出与所述第i通道的第一模拟信号对应的第一数字信号。
[0017]在一种可能的实现方式中，在所述第i个转换周期开始时，所述第i个采样及转换模块根据所述第i通道的第一模拟信号输出初始的第二模拟信号；所述比较模块对所述初始的第二模拟信号与参考信号进行比较，输出初始的第一比较信号；所述控制模块根据所述初始的第一比较信号，输出第1次的第一控制信号。
[0018]在一种可能的实现方式中，所述第i个采样及转换模块根据所述第i通道的第一模拟信号及第u次的第一控制信号，输出第u次的第二模拟信号，包括：
[0019]在u>1时，根据所述第u次的第一控制信号，控制与第u个第一采样电容连接的一组第一保持开关的开闭状态，以使所述第u个第一采样电容的另一端连接电源电压VDD或接地GND，所述第u个第一采样电容的一端输出所述第u次的第二模拟信号。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述控制模块根据所述第u次比较的第一比较信号，输出第u+1次的第一控制信号，包括：
[0021]在所述第u次比较的第一比较信号为1时，输出第u+1次的第一控制信号，以在第u+1次模数转换中使得所述第i个采样及转换模块的第u+1个第一采样电容的另一端接地GND；
在所述第u次比较的第一比较信号为0时，输出第u+1次的第一控制信号，以在第u+1次模数转换中使得所述第i个采样及转换模块的第u+1个第一采样电容的另一端连接电源电压VDD。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述控制模块根据U次比较的第一比较信号，输出与所述第i通道的第一模拟信号对应的第一数字信号，包括：
[0023]根据所述第i个采样及转换模块的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模数转换电路，其特征在于，所述模数转换电路包括：并联的N个采样及转换模块，用于对N个通道的第一模拟信号同时采样并依次转换，输出第二模拟信号，其中，每个采样及转换模块包括并联的多个采样电容，N为大于1的整数；比较模块，连接到所述N个采样及转换模块，用于分别对所述第二模拟信号进行比较，得到比较信号；控制模块，连接到所述N个采样及转换模块和所述比较模块，用于对所述N个采样及转换模块进行控制，并根据所述比较信号输出转换后的数字信号。2.根据权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，每个采样及转换模块还包括转换开关，所述转换开关一端连接所述多个采样电容，另一端连接到所述比较模块，其中，所述控制模块被配置为：在采样保持阶段，控制所述N个采样及转换模块对输入的N个通道的第一模拟信号同时进行采样及保持；在模数转换阶段，控制所述N个采样及转换模块的转换开关轮流闭合，以使所述模数转换电路依次对所述N个通道的第一模拟信号进行模数转换。3.根据权利要求2所述的模数转换电路，其特征在于，所述模数转换阶段包括N个转换周期，其中，在所述模数转换阶段的第i个转换周期，所述控制模块控制第i个采样及转换模块的转换开关闭合，所述模数转换电路以逐次逼近的方式对第i通道的第一模拟信号进行多次模数转换，得到与所述第i通道的第一模拟信号对应的数字信号，1≤i≤N且i为整数。4.根据权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述模数转换电路还包括共享转换模块，包括并联的多个共享电容，用于对所述N个通道的第一模拟信号的量化余量信号进行转换。5.根据权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述N个通道的第一模拟信号包括单端信号或差分信号。6.根据权利要求3所述的模数转换电路，其特征在于，每个采样及转换模块的第一输入端输入对应通道的第一模拟信号，第二输入端输入第一控制信号，并在所述第一转换开关闭合时输出第二模拟信号；每个采样及转换模块包括U个第一采样电容、U组第一保持开关以及第一转换开关，U为大于或等于1的整数，每个第一采样电容的一端连接到所述第一转换开关，另一端连接到一组第一保持开关的一端，该组第一保持开关的另一端分别连接第一模拟信号、电源电压VDD、地GND及预设直流电压中的一个；所述比较模块的第一输入端输入所述第二模拟信号，第二输入端输入参考信号，输出端输出第一比较信号；所述控制模块的输入端输入所述第一比较信号，第一输出端输出转换后的第一数字信号，第二输出端输出第一控制信号。7.根据权利要求6所述的模数转换电路，其特征在于，在采样保持阶段，控制所述N个采样及转换模块对输入的N个通道的第一模拟信号同时进行采样及保持，包括：控制所述N个采样及转换模块的第一转换开关断开；控制每个采样及转换模块的U组第一保持开关的开闭状态，以使所述采样及转换模块
的U个第一采样电容的另一端连接对应的第一模拟信号。8.根据权利要求6所述的模数转换电路，其特征在于，在所述模数转换阶段的第i个转换周期，第i个采样及转换模块的第一转换开关闭合，所述模数转换电路以逐次逼近的方式对第i通道的第一模拟信号进行U次模数转换；针对所述第i个转换周期的第u次模数转换，所述第i个采样及转换模块根据所述第i通道的第一模拟信号及第u次的第一控制信号，输出第u次的第二模拟信号，1≤u≤U且u为整数；所述比较模块对所述第u次的第二模拟信号与参考信号进行比较，输出第u次比较的第一比较信号；在u<U时，所述控制模块根据所述第u次比较的第一比较信号，输出第u+1次的第一控制信号；在u＝U时，所述控制模块根据U次比较的第一比较信号，输出与所述第i通道的第一模拟信号对应的第一数字信号。9.根据权利要求8所述的模数转换电路，其特征在于，在所述第i个转换周期开始时，所述第i个采样及转换模块根据所述第i通道的第一模拟信号输出初始的第二模拟信号；所述比较模块对所述初始的第二模拟信号与参考信号进行比较，输出初始的第一比较信号；所述控制模块根据所述初始的第一比较信号，输出第1次的第一控制信号。10.根据权利要求8所述的模数转换电路，其特征在于，所述第i个采样及转换模块根据所述第i通道的第一模拟信号及第u次的第一控制信号，输出第u次的第二模拟信号，包括：在u>1时，根据所述第u次的第一控制信号，控制与第u个第一采样电容连接的一组第一保持开关的开闭状态，以使所述第u个第一采样电容的另一端连接电源电压VDD或接地GND，所述第u个第一采样电容的一端输出所述第u次的第二模拟信号。11.根据权利要求8所述的模数转换电路，其特征在于，所述控制模块根据所述第u次比较的第一比较信号，输出第u+1次的第一控制信号，包括：在所述第u次比较的第一比较信号为1时，输出第u+1次的第一控制信号，以在第u+1次模数转换中使得所述第i个采样及转换模块的第u+1个第一采样电容的另一端接地GND；在所述第u次比较的第一比较信号为0时，输出第u+1次的第一控制信号，以在第u+1次模数转换中使得所述第i个采样及转换模块的第u+1个第一采样电容的另一端连接电源电压VDD。12.根据权利要求8所述的模数转换电路，其特征在于，所述控制模块根据U次比较的第一比较信号，输出与所述第i通道的第一模拟信号对应的第一数字信号，包括：根据所述第i个采样及转换模块的U个第一采样电容的权值，计算所述U次比较的第一比较信号的加权和，得到与所述第i通道的第一模拟信号对应的第一数字信号。13.根据权利要求6所述的模数转换电路，其特征在于，所述控制模块还被配置为：在模数转换阶段的第i个转换周期结束时，控制所述第i个采样及转换模块的U组第一保持开关以及第一转换开关的开闭状态，以便清除所述第i个采样及转换模块的U个第一采样电容上的电荷值。
14.根据权利要求8所述的模数转换电路，其特征在于，所述模数转换电路还包括共享转换模块，用于对N个通道的第一模拟信号的量化余量信号进行转换，所述共享转换模块包括并联的V个第一共享电容、V组第一共享开关以及第二转换开关，所述共享转换模块通过所述第二转换开关分别连接所述N个采样及转换模块和所述比较模块，V为大于或等于1的整数，其中，所述控制模块还被配置为：在所述模数转换阶段的第i个转换周期的前U次模数转换期间，控制所述第二转换开关断开；在完成第U次模数转换后，控制所述第二转换开关闭合，所述控制模块根据第U次比较的第一比较信号，输出第1次的第二控制信号；将第U次的第二模拟信号作为量化余量信号，所述模数转换电路以逐次逼近的方式对所述量化余量信号进行V次模数转换。15.根据权利要求14所述的模数转换电路，其特征在于，所述控制模块的第三输出端输出第二控制信号，针对所述第i个转换周期的第U+v次模数转换，所述共享转换模块根据所述量化余量信号及第v次的第二控制信号，输出第U+v次的第二模拟信号，1≤v≤V且v为整数；所述比较模块对所述第U+v次的第二模拟信号与所述参考信号进行比较，输出第U+v次比较的第一比较信号；在v<V时，所述控制模块根据所述第U+v次比较的第一比较信号，输出第v+1次的第二控制信号；在v＝V时，所述控制模块根据U+V次比较的第一比较信号，输出与所述第i通道的第一模拟信号对应的第一数字信号。16.根据权利要求15所述的模数转换电路，其特征在于，所述共享转换模块的每个第一共享电容的一端连接到所述第二转换开关，另一端连接到一组第一共享开关的一端，该组第一共享开关的另一端分别连接电源电压VDD、地GND及预设直流电压中的一个，其中，所述共享转换模块根据所述量化余量信号及第v次的第二控制信号，输出第U+v次的第二模拟信号，包括：根据所述第v次的第二控制信号，控制与第v个第一共享电容连接的一组第一共享开关的开闭状态，以使所述第v个第一共享电容的另一端连接电源电压VDD或接地GND，所述第v个第一采样电容的一端输出所述第U+v次的第二模拟信号。17.根据权利要求16所述的模数转换电路，其特征在于，所述控制模块根据所述第U+v次比较的第一比较信号，输出第v+1次的第二控制信号，包括：在所述第U+v次比较的第一比较信号为1时，输出第v+1次的第二控制信号，以在第U+v+1次模数转换中使得所述共享转换模块的第v+1个第一共享电容的另一端连接地GND；在所述第U+v次比较的第一比较信号为0时，输出第v+1次的第二控制信号，以在第U+v+1次模数转换中使得所述共享转换模块的第v+1个第一共享电容的另一端连接电源电压VDD。18.根据权利要求15所述的模数转换电路，其特征在于，所述控制模块根据U+V次比较的第一比较信号，输出与所述第i通道的第一模拟信号对应的第一数字信号，包括：根据所述第i个采样及转换模块的U个第一采样电容的权值，以及所述共享转换模块的V个第一共享电容的权值，计算所述U+V次比较的第一比较信号的加权和，得到与所述第i通
道的第一模拟信号对应的第一数字信号。19.根据权利要求14所述的模数转换电路，其特征在于，所述控制模块还被配置为：在所述模数转换阶段的第i个转换周期结束时，控制所述共享转换模块的V组第一共享开关以及第二转换开关的开闭状态，以便清除V个第一共享电容上的电荷值。20.根据权利要求8所述的模数转换电路，其特征在...
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