模数转换器以及量子计算机控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了模数转换器以及量子计算机控制系统。模数转换器中，第一电容阵列电路和第二电容阵列电路包括相同数量的电容电路，电容电路包括两个容值相同的电容以及两个受控开关，两个电容的一端相互连接作为接入端，每个电容的另一端通过一个受控开关连接第一基准电压或第二基准电压，并且相同权重位所对应的电容电路的电容的容值相同；第一电容阵列电路的接入端和采样开关电路的第一输出端均连接比较器的正相输入端，第二电容阵列电路的接入端和第二输出端均连接反相输入端；逻辑电路与比较器的两个输出端以及所有受控开关连接。通过上述方式，本实用新型专利技术能够利用两个基准电压得到等效的共模电平，减少开关线路，降低时序控制复杂度。降低时序控制复杂度。降低时序控制复杂度。

【技术实现步骤摘要】
模数转换器以及量子计算机控制系统


[0001]本技术涉及集成电路领域，特别是涉及一种模数转换器以及量子计算机控制系统。

技术介绍

[0002]模数转换器是各类电子设备的核心器件之一，实现了模拟信号向数字信号的转换。在各种结构的模数转换器中，逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)近年来较为流行，尤其是电容阵列型SAR ADC，因其结构简单、模拟模块少，功耗相对更低，所以被广泛使用。
[0003]然而，本技术的技术人在长期的研究中发现，目前常见的电容阵列型SAR ADC中的电容阵列中的每个电容需要通过开关连接基准电压VDD和VSS之外，还要通过开关连接电压Vcm，Vcm是VDD和VSS的共模电平，其中，VDD>VSS。由于需要外接共模电平，需要增加一根共模电平电源线，还需要增加开关线路，在进行时序控制时会更加复杂。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种模数转换器以及量子计算机控制系统，以解决现有技术中需要外接共模电平的问题，能够利用两个基准电压得到等效的共模电平，减少开关线路，降低时序控制复杂度。
[0005]为解决上述技术问题，本技术提供一种模数转换器，包括第一电容阵列电路、第二电容阵列电路以及采样开关电路、比较器和逻辑电路；
[0006]所述第一电容阵列电路和第二电容阵列电路包括相同数量的电容电路，所述电容电路包括两个容值相同的电容以及两个受控开关，两个电容的一端相互连接作为接入端，每个电容的另一端通过一个受控开关连接第一基准电压或第二基准电压，并且所述第一电容阵列电路与第二电容阵列电路的相同权重位所对应的电容电路的电容的容值相同；
[0007]所述第一电容阵列电路的每个电容电路的接入端和采样开关电路的第一输出端均连接比较器的正相输入端，所述第二电容阵列电路的每个电容电路的接入端和采样开关电路的第二输出端均连接比较器的反相输入端；
[0008]所述逻辑电路与比较器的第一输出端、第二输出端以及第一电容阵列电路的所有受控开关和第二电容阵列电路的所有受控开关连接。
[0009]可选的，所述第一电容阵列电路中每一权重位所对应的电容电路的每个电容的容值表示为：
[0010][0011]其中，n表示电容电路的权重位，Cn表示权重位为n的电容电路的每个电容的容值，Cu表示单位容值。
[0012]可选的，所述第一电容阵列电路和第二电容阵列电路中最低权重位所对应的电容电路的一个电容保持接通第一基准电压，另一个电容保持接通第二基准电压。
[0013]可选的，所述受控开关包括一个PMOS管和一个NMOS管，所述PMOS管的栅极连接NMOS管的栅极，所述PMOS管的源极连接第一基准电压，所述PMOS管的漏极连接NMOS管的漏极以及电容，所述NMOS管的源极连接第二基准电压，其中，所述逻辑电路与PMOS管的栅极耦合连接。
[0014]可选的，所述比较器用于在比较状态下，比较正相输入端和反相输入端输入的信号，根据比较结果在第一输出端输出第一差分输出信号，在第二输出端输出第二差分输出信号，其中，所述比较器在比较状态下，第一差分输出信号和第二差分输出信号互为相反。
[0015]可选的，所述逻辑电路用于在采样开关电路采样完成之前，控制第一电容阵列电路和第二电容阵列电路的所有电容电路中的一个受控开关接通第一基准电压、另一个受控开关接通第二基准电压；
[0016]以及用于在采样开关电路采样完成后，根据每一次比较器比较完成后输出的第一差分输出信号和第二差分输出信号从最高权重位开始依次对第一电容阵列电路和第二电容阵列电路每一权重位的电容电路的受控开关进行控制；
[0017]其中，如果第一差分输出信号为预设逻辑值，则所述第一电容阵列电路对应权重位的电容电路的两个受控开关被控制为接通第二基准电压，同时所述第二电容阵列电路对应权重位的电容电路的两个受控开关被控制为接通第一基准电压；如果第二差分输出信号为预设逻辑值，则所述第一电容阵列电路对应权重位的电容电路的两个受控开关被控制为接通第一基准电压，同时所述第二电容阵列电路对应权重位的电容电路的两个受控开关被控制为接通第二基准电压。
[0018]可选的，所述逻辑电路还用于在采样开关电路采样完成后，存储每一次比较器比较后输出的第一差分输出信号和第二差分输出信号，并在比较器的比较次数与第一电容阵列电路的电容电路的权重位数相等时，将每一次存储的第一差分输出信号或第二差分输出信号作为模数转换结果。
[0019]可选的，所述比较器还用于在复位状态下，在第一输出端输出第一差分输出信号，在第二输出端输出第二差分输出信号，其中，所述比较器在复位状态下，第一差分输出信号和第二差分输出信号相同。
[0020]可选的，所述逻辑电路还用于在采样开关电路采样完成之前，控制比较器进入复位状态，以及在采样开关电路采样完成后，控制比较器进入比较状态。
[0021]可选的，还包括状态检测电路，所述状态检测电路用于在第一差分输出信号和第二差分输出信号相同时，向逻辑电路输出第一状态信号，在第一差分输出信号和第二差分输出信号互为相反时，向逻辑电路输出第二状态信号；
[0022]所述逻辑电路还用于在第一状态信号转变为第二状态信号后，根据每一次比较器比较后输出的第一差分输出信号和第二差分输出信号从最高权重位开始依次对第一电容阵列电路和第二电容阵列电路每一权重位的电容电路的受控开关进行控制。
[0023]可选的，所述状态检测电路为异或门。
[0024]为解决上述技术问题，本技术还提供一种量子计算机控制系统，包括前述任一项所述的模数转换器。
[0025]区别于现有技术的情况，本技术提供的模数转换器通过两个容值相同的电容以及两个受控开关组成第一电容阵列电路和第二电容阵列电路的电容电路，两个电容的一
端相互连接作为接入端，每个电容的另一端通过一个受控开关连接第一基准电压或第二基准电压，接入端的电压则等效为第一基准电压和第二基准电压的共模电平，从而达到利用两个基准电压得到等效的共模电平的目的，无需额外外接共模电平，可以减少开关线路，降低逻辑电路的时序控制复杂度。在此基础上，由于电容电路采用了这样的结构，在模数转换过程中，共模电平可以保持不变，共模电平不变则会减小比较器因为共模电平变化带来的误差，进一步提高了模数转换器的精度。
[0026]本技术提供的量子计算机控制系统，与模数转换器属于同一技术构思，因此具有相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
[0027]图1为本技术第一实施例提供的模数转换器的结构示意图；
[0028]图2为本技术第一实施例提供的模数转换器的时序控制原理示意图；
[0029]图3为图2所示的时序控制原理图A部分的示意图；
[0030]图4为图2所示的时序控制原理图B部分的示意图；
[0031]图5为本技术第一实施例提供的模数转换器的电容电路的结构示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模数转换器，其特征在于，包括第一电容阵列电路、第二电容阵列电路以及采样开关电路、比较器和逻辑电路；所述第一电容阵列电路和第二电容阵列电路包括相同数量的电容电路，所述电容电路包括两个容值相同的电容以及两个受控开关，两个电容的一端相互连接作为接入端，每个电容的另一端通过一个受控开关连接第一基准电压或第二基准电压，并且所述第一电容阵列电路与第二电容阵列电路的相同权重位所对应的电容电路的电容的容值相同；所述第一电容阵列电路的每个电容电路的接入端和采样开关电路的第一输出端均连接比较器的正相输入端，所述第二电容阵列电路的每个电容电路的接入端和采样开关电路的第二输出端均连接比较器的反相输入端；所述逻辑电路与比较器的第一输出端、第二输出端以及第一电容阵列电路的所有受控开关和第二电容阵列电路的所有受控开关连接。2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述第一电容阵列电路中每一权重位所对应的电容电路的每个电容的容值表示为：其中，n表示电容电路的权重位，Cn表示权重位为n的电容电路的每个电容的容值，Cu表示单位容值。3.根据权利要求2所述的模数转换器，其特征在于，所述第一电容阵列电路和第二电容阵列电路中最低权重位所对应的电容电路的一个电容保持接通第一基准电压，另一个电容保持接通第二基准电压。4.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述受控开关包括一个PMOS管和一个NMOS管，所述PMOS管的栅极连接NMOS管的栅极，所述PMOS管的源极连接第一基准电压，所述PMOS管的漏极连接NMOS管的漏极以及电容，所述NMOS管的源极连接第二基准电压，其中，所述逻辑电路与PMOS管的栅极耦合连接。5.根据权利要求1至4任一项所述的模数转换器，其特征在于，所述比较器用于在比较状态下，比较正相输入端和反相输入端输入的信号，根据比较结果在第一输出端输出第一差分输出信号，在第二输出端输出第二差分输出信号，其中，所述比较器在比较状态下，第一差分输出信号和第二差分输出信号互为相反。6.根据权利要求5所述的模数转换器，其特征在于，所述逻辑电路用于在采样开关电路采样完成之前，控制第一电容阵列电路和第二电容阵列电路的所有电容电路中的一个受控开关接通第一基准电压、另一个受控开关接通第二基准电压；以及用于在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆春辉，孔伟成，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：