温度自适应模数转换器制造技术

本发明专利技术提供一种温度自适应模数转换器

【技术实现步骤摘要】
温度自适应模数转换器、芯片及电子产品


[0001]本专利技术涉及集成电路设计领域，特别是涉及一种温度自适应模数转换器
、
芯片及电子产品
。

技术介绍

[0002]集成电路通常工作在宽泛的环境温度，其按照温度适应能力分为四个等级：1）商用级温度适应范围为
0~70℃
；2）工业级温度适应范围为
‑
40~85℃
；3）汽车级温度适用范围为
‑
40~125℃
；军工级温度适用范围为
‑
55~150℃。
温度变化将导致集成电路性能发生退化，尤其是高精度的集成电路
。
[0003]逐次逼近型模数转换器（
SAR
‑
ADC
）采用反馈比较型电路结构，通过取一个数字量到数模转换器（
DAC
）上获得对应的输出模拟电压，通过逐次比较模拟电压与输入电压，直到二者逼近或相等
。SAR
‑
ADC
本质上是一种二进制搜索算法，其优势在于低功耗
、
小尺寸
、
高精度和分辨率，广泛用于便携
/
电池供电仪表
、
笔输入量化器
、
工业控制和数据
/
信号采集等
。
然而，高精度的
SAR
‑
ADC
受温度变化的影响，将导致其内部电路转换精度降低，进而影响电路信噪比等电学参数
。
[0004]因此，为了提高模数转换器（尤其是高精度
SAR
‑
ADC
）的转换精度，亟需一种根据温度变化的降低电路噪声的方法
。
[0005]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚
、
完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的
。
不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知
。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种温度自适应模数转换器
、
芯片及电子产品，用于解决现有技术中温度变化对模数转换器的转换精度产生影响的问题
。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种温度自适应模数转换器，所述温度自适应模数转换器至少包括：
[0008]温度检测模块及模数转换模块；
[0009]所述温度检测模块对所述模数转换模块的工作环境温度进行检测；
[0010]所述模数转换模块连接所述温度检测模块的输出端，当所述工作环境温度处于预设温度范围内时，对差分输入信号进行采样，并基于第一采样信号及第二采样信号进行比较转化得到对应的数字信号；当所述工作环境温度小于所述预设温度范围时，停止对所述差分输入信号的采样，并将所述第一采样信号切换为公共输入电压，基于所述公共输入电压及所述第二采样信号进行比较转化得到对应的数字信号；当所述工作环境温度大于所述预设温度范围时，停止对所述差分输入信号的采样，并将所述第二采样信号切换为公共输入电压，基于所述公共输入电压及所述第一采样信号进行比较转化得到对应的数字信号；
[0011]其中，所述第一采样信号为正相输入信号的采样信号，所述第二采样信号为反相输入信号的采样信号；或所述第一采样信号为反相输入信号的采样信号，所述第二采样信号为正相输入信号的采样信号
。
[0012]可选地，所述温度检测模块包括温度感应单元
、
鉴相器及温度信号输出单元；
[0013]所述温度感应单元接收设定频率的方波信号，受所述工作环境温度的影响产生相位偏移的振荡信号；
[0014]所述鉴相器连接于所述温度感应单元的输出端，并接收所述方波信号，产生所述振荡信号与所述方波信号的相位差；
[0015]所述温度信号输出单元连接于所述鉴相器的输出端，将所述相位差与预设数据进行对比，并在所述工作环境温度小于所述预设温度范围时触发第一温度控制信号，在所述工作环境温度大于所述预设温度范围时触发第二温度控制信号
。
[0016]更可选地，所述温度自适应模数转换器还包括数据寄存器，所述数据寄存器用于存储所述预设数据，所述预设数据为设定数据或所述鉴相器的前在先输出数据
。
[0017]更可选地，所述温度感应单元包括
n
级依次级联的反相器
。
[0018]可选地，所述模数转换模块为逐次逼近型模数转换模块
。
[0019]更可选地，所述模数转换模块包括采样控制单元
、
第一采样开关
、
第二采样开关
、
第一电容阵列
、
第二电容阵列
、
选择单元
、
比较器及逻辑控制单元；
[0020]所述采样控制单元连接于所述温度检测模块的输出端，当所述工作环境温度处于预设温度范围内时，产生预设的采样控制信号；当所述工作环境温度超出所述预设温度范围时，控制各采样开关断开；
[0021]所述第一采样开关的第一端连接所述差分输入信号的反相输入端，第二端连接所述选择单元的第一输入端，控制端连接所述采样控制单元的输出端；
[0022]所述第二采样开关的第一端连接所述差分输入信号的正相输入端，第二端连接所述选择单元的第二输入端，控制端连接所述采样控制单元的输出端；
[0023]所述第一电容阵列连接所述第一采样开关的第二端，所述第二电容阵列连接所述第二采样开关的第二端，受所述逻辑控制单元的控制进行数模转换；
[0024]所述选择单元的第三输入端连接所述公共输入电压，控制端连接所述温度检测模块的输出端，当所述工作环境温度处于预设温度范围内时，选择所述第一采样信号及所述第二采样信号输出；当所述工作环境温度小于所述预设温度范围时，选择所述公共输入电压及所述第二采样信号输出；当所述工作环境温度大于所述预设温度范围时，选择所述公共输入电压及所述第一采样信号输出；
[0025]所述比较器连接所述选择单元的输出端，对所述选择单元选中的两路信号进行比较，并输出比较结果；
[0026]所述逻辑控制单元连接于所述比较器的输出端，基于所述比较结果产生所述第一电容阵列及所述第二电容阵列的逻辑控制信号
。
[0027]可选地，所述选择单元包括第一选择电路及第二选择电路，所述第一选择电路在所述工作环境温度不处于预设温度范围内时选择相应信号输出，所述第二选择电路在所述工作环境温度处于预设温度范围内时直接将所述第一采样信号及所述第二采样信号输出；
[0028]其中，所述第一选择电路包括第一
NMOS
差分输入结构
、
第二
NMOS
差分输入结构
、
第<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种温度自适应模数转换器，其特征在于，所述温度自适应模数转换器至少包括：温度检测模块及模数转换模块；所述温度检测模块对所述模数转换模块的工作环境温度进行检测；所述模数转换模块连接所述温度检测模块的输出端，当所述工作环境温度处于预设温度范围内时，对差分输入信号进行采样，并基于第一采样信号及第二采样信号进行比较转化得到对应的数字信号；当所述工作环境温度小于所述预设温度范围时，停止对所述差分输入信号的采样，并将所述第一采样信号切换为公共输入电压，基于所述公共输入电压及所述第二采样信号进行比较转化得到对应的数字信号；当所述工作环境温度大于所述预设温度范围时，停止对所述差分输入信号的采样，并将所述第二采样信号切换为公共输入电压，基于所述公共输入电压及所述第一采样信号进行比较转化得到对应的数字信号；其中，所述第一采样信号为正相输入信号的采样信号，所述第二采样信号为反相输入信号的采样信号；或所述第一采样信号为反相输入信号的采样信号，所述第二采样信号为正相输入信号的采样信号
。2.
根据权利要求1所述的温度自适应模数转换器，其特征在于：所述温度检测模块包括温度感应单元
、
鉴相器及温度信号输出单元；所述温度感应单元接收设定频率的方波信号，受所述工作环境温度的影响产生相位偏移的振荡信号；所述鉴相器连接于所述温度感应单元的输出端，并接收所述方波信号，产生所述振荡信号与所述方波信号的相位差；所述温度信号输出单元连接于所述鉴相器的输出端，将所述相位差与预设数据进行对比，并在所述工作环境温度小于所述预设温度范围时触发第一温度控制信号，在所述工作环境温度大于所述预设温度范围时触发第二温度控制信号
。3.
根据权利要求2所述的温度自适应模数转换器，其特征在于：所述温度自适应模数转换器还包括数据寄存器，所述数据寄存器用于存储所述预设数据，所述预设数据为设定数据或所述鉴相器的前在先输出数据
。4.
根据权利要求2所述的温度自适应模数转换器，其特征在于：所述温度感应单元包括
n
级依次级联的反相器
。5.
根据权利要求1所述的温度自适应模数转换器，其特征在于：所述模数转换模块为逐次逼近型模数转换模块
。6.
根据权利要求1‑5任意一项所述的温度自适应模数转换器，其特征在于：所述模数转换模块包括采样控制单元
、
第一采样开关
、
第二采样开关
、
第一电容阵列
、
第二电容阵列
、
选择单元
、
比较器及逻辑控制单元；所述采样控制单元连接于所述温度检测模块的输出端，当所述工作环境温度处于预设温度范围内时，产生预设的采样控制信号；当所述工作环境温度超出所述预设温度范围时，控制各采样开关断开；所述第一采样开关的第一端连接所述差分输入信号的反相输入端，第二端连接所述选择单元的第一输入端，控制端连接所述采样控制单元的输出端；所述第二采样开关的第一端连接所述差分输入信号的正相输入端，第二端连接所述选择单元的第二输入端，控制端连接所述采样控制单元的输出端；
所述第一电容阵列连接所述第一采样开关的第二端，所述第二电容阵列连接所述第二采样开关的第二端，受所述逻辑控制单元的控制进行数模转换；所述选择单元的第三输入端连接所述公共输入电压，控制端连接所述温度检测模块的输出端，当所述工作环境温度处于预设温度范围内时，选择所述第一采样信号及所述第二采样信号输出；当所述工作环境温度小于所述预设温度范围时，选择所述公共输入电压及所述第二采样信号输出；当所述工作环境温度大于所述预设温度范围时，选择所述公共输入电压及所述第一采样信号输出；所述比较器连接所述选择单元的输出端，对所述选择单元选中的两路信号进行比较，并输出比较结果；所述逻辑控制单元连接于所述比较器的输出端，基于所述比较结果产生所述第一电容阵列及所述第二电容阵列的逻辑控制信号
。7.
根据权利要求6所述的温度自适应模数转换器，其特征在于：所述选择单元包括第一选择电路及第二选择电路，所述第一选择电路在所述工作环境温度不处于预设温度范围内时选择相应信号输出，所述第二选择电路在所述工作环境温度处于预设温度范围内时直接将所述第一采样信号及所述第二采样信号输出；其中，所述第一选择电路包括第一
NMOS
差分输入结构
、
第二
NMOS
差分输入结构
、
第一
PMOS
管
、
第二
PMOS
管
、
第一与门及第二与门；所述第一与门接收时钟信号及第一温度控制信号，输出第一控制信号；所述第一温度控制信号在所述工作环境温度小于所述预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尧，史林森，李建平，班桂春，朱志晞，刘森，
申请(专利权)人：微龛广州半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：