一种电压时间转换器包括具有第一节点(301)和第二节点(302)的差分输入端(201)，用于接收所述第一节点(301)和第二节点(302)之间的电位差形式的输入电压。时钟输入端(202)用于接收时钟信号(CK)，采样保持电路(203)耦合到所述差分输入端(201)，用于根据由所述时钟信号(CK)定义的采样时间表临时存储所述输入电压的样本。电平转换器(204)耦合到所述采样保持电路(203)，用于可控地转换所述存储样本的电平以产生电平转换后的样本。斜坡发生器(205)根据由所述时钟信号(CK)定义的转换时间表生成斜坡电压。比较器(206)用于将所述生成的斜坡电压与阈值进行比较，并在所述斜坡电压达到所述阈值之后输出停止信号(STOP)。所述斜坡发生器(205)用于使用所述电平转换后的样本作为生成所述斜坡电压时的偏移。作为生成所述斜坡电压时的偏移。作为生成所述斜坡电压时的偏移。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电压时间转换器、模数转换器和用于转换模拟电压的方法
[0001]本专利技术涉及模数转换
本专利技术尤其涉及作为时域/基于时间的ADC的一部分的模拟电压到时域的转换。
[0002]专利技术背景
[0003]在微电子的各种应用中，包括但不限于无线通信，都需要高性能模数转换器(analog to digital converter，ADC)。时域/基于时间的ADC，也称为缩写TBADC，是一种特殊的模数转换，其中输入模拟电压信号的每个样本首先转换到时域，然后进一步转换为数字值。
[0004]设计高性能ADC电路时要考虑的因素包括分辨率、吞吐量、动态范围、线性度、功耗和芯片面积。这些因素可能会提出相互矛盾的要求：例如，通常可以通过使用更多的功率和/或芯片面积来提高分辨率或吞吐量，但另一方面，这可能是不可取的，甚至是不可能的。
[0005]需要ADC技术方案，这些技术方案能够有效地结合简单结构、合理的动态范围、高采样率、良好的线性度、低功耗和小的芯片面积。
技术实现思路
[0006]本专利技术的一个目的是提供一种电压时间转换器、一种模数转换器和一种用于模数转换的方法，结构简单、动态范围合理、采样率高、线性度佳、低功耗和芯片面积小。
[0007]上述和其它目的通过独立权利要求的特征实现。进一步的实现方式在从属权利要求、说明书和附图中显而易见。
[0008]根据第一方面，提供了一种电压时间转换器(voltage to time converter，以下简称VTC)。所述VTC包括具有第一节点和第二节点的差分输入端，用于接收所述第一节点和所述第二节点之间的电位差形式的输入电压。所述VTC包括：用于接收时钟信号的时钟输入端；耦合到所述差分输入端的采样保持电路，用于根据由所述时钟信号定义的采样时间表临时存储所述输入电压的样本。所述VTC包括：耦合到所述采样保持电路的电平转换器，用于可控地转换所述存储样本的电平以产生电平转换后的样本；斜坡发生器，用于根据由所述时钟信号定义的转换时间表生成斜坡电压；比较器，用于将所述生成的斜坡电压与阈值进行比较，并在所述斜坡电压达到所述阈值之后输出停止信号。所述斜坡发生器用于使用所述电平转换后的样本作为生成所述斜坡电压时的偏移。
[0009]根据一个实施例，所述VTC用于根据所述电平转换后的样本的值确定所述停止信号相对于所述时钟信号的定时。这样的优点是，一组简洁的开始信号和停止信号可以传导到随后的时间数字转换器，以产生数字输出值。
[0010]根据一个实施例，所述电平转换器是无参考电平转换器，包括多个电容器和对应的多个开关，所述多个开关用于根据由所述时钟信号定义的电平转换时间表，可控地将所述多个电容器连接到所述VTC的相应恒定电位轨。这样的优点是，可以进行所需幅度的电平转换，而不产生使用专用参考源带来的功耗、硅面积和/或外部连接的成本。
[0011]根据一个实施例，所述电平转换时间表与所述采样时间表一致，使得所述多个开
关用于与将输入电压的样本临时存储在所述采样保持电路中同步，可控地将所述多个电容器连接到所述恒定电位轨。这样的优点是，所述VTC的操作可以适当定时，并且只需要非常少的同步信号。
[0012]根据一个实施例，所述多个电容器包括第一电容器和第二电容器。所述多个开关用于根据所述电平转换时间表可控制地将所述第一电容器充电到所述VTC的工作电压，并将所述第二电容器充电到零电压。所述多个开关用于根据所述电平转换时间表可控地将所述第一和第二电容器连接到所述采样保持电路，用于产生所述电平转换后的样本，作为所述存储样本和所述第一和第二电容器充电到的电压的组合。这涉及到一个优点，即无参考电平转换器可以以简单而稳定的方式实现，该方式易于扩展到各种需求和电路配置。
[0013]根据一个实施例，所述采样保持电路包括实现所述耦合到所述差分输入端的自举开关。这样的优点是，输入端线性度良好，而且输入电平和输入阻抗之间的依赖性(如果有的话)很小。
[0014]根据一个实施例，所述斜坡发生器包括电流源和位于所述电流源输出端的阻抗缓冲器，所述阻抗缓冲器用于提升所述电流源的输出阻抗。这样的优点是，使斜坡发生器具有良好的线性度，同时允许大范围的可能偏移值。
[0015]根据一个实施例，所述斜坡发生器包括一个或多个转换开关，用于根据所述转换时间表通过所述采样保持电路和所述电平转换器可控地在所述阻抗缓冲器上形成电容反馈耦合。这样的优点是，存储样本可以以稳定和可扩展的方式影响生成斜坡的电压电平。
[0016]根据一个实施例，所述阻抗缓冲器是逆变器。这样的优点是，功耗低，并且避免使用具有宽输入频率范围的快速、高精度运算放大器。
[0017]根据一个实施例，所述比较器包括一个或多个逆变器的链，使得所述阈值是所述一个或多个逆变器的所述链的反向阈值电压。这样的优点是，可以避免更复杂的比较器电路以及允许在比较中使用逆变器的固有反向阈值电压。
[0018]根据第二方面，提供了一种模数转换器。所述模数转换器包括：上述类型的VTC；耦合到所述VTC的时间数字转换器，以接收来自所述VTC的停止信号，所述时间数字转换器用于将在所述停止信号和前一个开始信号之间检测到的时间长度转换为数字形式。
[0019]根据一个实施例，所述VTC用于以直接或反向形式中的至少一个将所述时钟信号作为所述开始信号传送到所述时间数字转换器。这样的优点是，能够使开始信号的传送与VTC的操作保持良好同步。
[0020]根据第三方面，提供了一种执行电压到时间转换的方法。所述方法包括：根据由时钟信号定义的采样时间表临时存储差分输入电压的样本，转换所述存储样本的电平以产生电平转换后的样本，以及根据由所述时钟信号定义的转换时间表生成斜坡电压。所述方法包括：使用所述电平转换后的样本作为生成所述斜坡电压时的偏移，将所述生成的斜坡电压与阈值进行比较，以及在所述斜坡电压达到所述阈值之后，输出停止信号。
[0021]根据一个实施例，所述斜坡电压的所述偏移根据所述电平转换后的样本的值确定所述停止信号相对于所述时钟信号的定时。这样的优点是，一组简洁的开始信号和停止信号可以传导到随后的时间数字转换器，以产生数字输出值。
[0022]根据一个实施例，所述转换所述存储样本的电平包括根据由所述时钟信号定义的电平转换时间表交替地将多个电容器中的每个电容器连接到相应的恒定电位轨，并连接到
一起与所述存储样本进行组合。这样的优点是，可以进行所需幅度的电平转换，而不产生使用专用参考源带来的功耗、硅面积和/或外部连接的成本。
[0023]根据一个实施例，所述将所述多个电容器中的每个电容器连接到相应的恒定电位轨包括：将所述多个电容器中的一个电容器连接到执行所述电压时间转换的所述电压时间转换器的工作电压，将所述多个电容器(303、304)中的另一个电容器连接到零电压。这样的优点是，无参考电平转换器可以以简单而稳定的方式实现，该方式易于扩展到各种需求和电路配置。
[0024]根据一个实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电压时间转换器(voltage to time converter，以下简称VTC)，其特征在于，包括：
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具有第一节点(301)和第二节点(302)的差分输入端(201)，用于接收所述第一节点(301)和所述第二节点(302)之间的电位差形式的输入电压；
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用于接收时钟信号(CK)的时钟输入端(202)；
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耦合到所述差分输入端(201)的采样保持电路(203)，用于根据由所述时钟信号(CK)定义的采样时间表临时存储所述输入电压的样本；
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耦合到所述采样保持电路(203)的电平转换器(204)，用于可控地转换所述存储样本的电平以产生电平转换后的样本；
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斜坡发生器(205)，用于根据由所述时钟信号(CK)定义的转换时间表生成斜坡电压；
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比较器(206)，用于将所述生成的斜坡电压与阈值进行比较，并在所述斜坡电压达到所述阈值之后输出停止信号(STOP)；其中，所述斜坡发生器(205)用于使用所述电平转换后的样本作为生成所述斜坡电压时的偏移。2.根据权利要求1所述的VTC，其特征在于，所述VTC用于根据所述电平转换后的样本的值确定所述停止信号(STOP)相对于所述时钟信号(CK)的定时。3.根据权利要求1或2所述的VTC，其特征在于，所述电平转换器(204)是无参考电平转换器，包括多个电容器(303、304)和对应的多个开关(305、306、307)，所述多个开关用于根据由所述时钟信号(CK)定义的电平转换时间表，可控地将所述多个电容器(303、304)连接到所述VTC的相应恒定电位轨。4.根据权利要求3所述的VTC，其特征在于，所述电平转换时间表与所述采样时间表一致，使得所述多个开关(305、306、307)用于与将输入电压的样本临时存储在所述采样保持电路(203)中同步，可控地将所述多个电容器(303、304)连接到所述恒定电位轨。5.根据权利要求3或4所述的VTC，其特征在于，
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所述多个电容器(303、304)包括第一电容器(303)和第二电容器(304)，
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所述多个开关(305、306、307)用于根据所述电平转换时间表可控制地将所述第一电容器(303)充电到所述VTC的工作电压，并将所述第二电容器(304)充电到零电压，
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所述多个开关(305、306、307、318)用于根据所述电平转换时间表可控地将所述第一和第二电容器(303、304)连接到所述采样保持电路(203)，用于产生所述电平转换后的样本，作为所述存储样本和所述第一和第二电容器(303、304)充电到的电压的组合。6.根据上述权利要求中任一项所述的VTC，其特征在于，所述采样保持电路(203)包括实现所述耦合到所述差分输入端(201)的自举开关(308、309)。7.根据上述权利要求中任一项所述的VTC，其特征在于，所述斜坡发生器(205)包括电流源(310)和位于所述电流源(310)输出端的阻抗缓冲器(311)，所述阻抗缓冲器(311)用于提升所述电流源(310)的输出阻抗。8.根据权利要求7所述的VTC，其特征在于，所述斜坡发生器(205)包括一个或多个转换开关(312、313)，用于根据所述转换时间表通过所述采样保持电路(203)和所述电平转换器(204)可控地在所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：西迪基，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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