【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于模拟集成电路设计领域，具体为一种小面积低功耗多位模拟电压量化器电路。
技术介绍
1、随着科技的快速发展，各种精密设备中的传感器对模拟信号转换的精度要求越来越高。不同于nyquist adc(奈奎斯特模数转换器)，sigma-delta adc(σ-△模数转换器)利用过采样、噪声整形和数字滤波等技术，在提高精度方面具有明显优势。因此，在生物信号测量、加速度计等领域，sigma-delta adc得到越来越广泛的应用。
2、通常来说，sigma-delta adc的精度取决于其调制器的设计。若要提高精度，可以选择提高过采样率、调制器阶数或量化器位数。受电路功耗和时钟频率的限制，过采样率不能过量增加。对于单比特量化，高阶调制器又很难满足系统稳定性问题。因此，多位量化成为了提高sigma-delta adc精度的重要手段。
3、一般的多位量化器采用flash(并行)结构，其实现n位量化需要2n-1个比较器及后续二进制编码电路。这意味着随着量化位数提高，比较器数量呈指数增长，带来巨大的面积和功耗。因此，需要设计一种新型多位量化方式来解决上述问题。
技术实现思路
1、针对上述存在的问题或不足，为解决现有技术比较器数量呈指数增长导致的面积和功耗问题，本专利技术提供了一种小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，为n位量化器，既可以满足n位量化的需求，又能够解决flash结构带来的面积和功耗问题。
2、一种小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，为n位量化器
3、所述极性判断电路与输入信号vip、vin及控制时钟clk连接，用于比较输入差分信号(vip-vin)的极性并对控制时钟clk延时处理，输出比较结果1与延时控制时钟；其中延时控制时钟输出至多级量化电路，比较结果1输出至输入选择电路、多级量化电路和二进制编码电路。
4、所述输入选择电路与输入信号vip、vin及极性判断电路的输出比较结果1连接；在比较结果1为1时，将输入信号vip、vin按顺序输出，即后级的正输入端接vip，后级的负输入端接vin；在比较结果1为0时，将输入信号vip、vin交换顺序输出，即后级的正输入端接vin，后级的负输入端接vip。
5、所述多级量化电路与电源电压vdd、电源地gnd、比较结果1、延时控制时钟及经过输入选择电路处理后的输出信号vip、vin连接，通过划分电源电压vdd形成(2n-1-1)个参考电压从大到小依次作为差分参考电压中的负参考电压vrefn1、vrefn2…vrefn[2^(n-1)-1]，再将电源电压vdd作为差分参考电压中的正参考电压vrefp，得到(2n-1-1)个差分参考电压(vrefp-vrefn1)、(vrefp-vrefn2)…(vrefp-vrefn[2^(n-1)-1])，最后将其中的(n-1)个差分参考电压与经过输入选择电路处理后的输出信号(vip-vin)比较并输出比较结果2、比较结果3…比较结果n。
6、所述二进制编码电路与极性判断电路的输出比较结果1和多级量化电路的输出比较结果2、比较结果3…比较结果n连接，用于将比较结果1…比较结果n编码成n位二进制码out1…outn，得到最终的量化结果。
7、优选地，如附图2所示，所述极性判断电路(1)包括：比较器和延时电路。
8、所述比较器的输入端与输入信号vip、vin及控制时钟clk连接，由控制时钟clk控制比较器的复位和比较过程，如果输入差分信号(vip-vin)为正，则输出比较结果1为1，反之则输出比较结果1为0。
9、所述延时电路与控制时钟clk连接，用于对控制时钟clk进行1、2…(n-1)倍的延时处理，输出延时控制时钟1…延时控制时钟(n-1)，延时控制时钟的延时步长至少大于多级量化电路输出比较结果2到输出比较结果3所需的时间，使得多级量化电路的第m次比较过程都能在比较结果m输出后开始(0＜m≤n-1)。
10、优选地，如附图2所示，所述输入选择电路(2)包括：输入选择反相器电路和输入选择开关电路。
11、所述输入选择反相器电路包括反相器ia、ib；其中，反相器ia输入端与比较结果1连接，反相器ib输入端与反相器ia输出端连接；反相器ia输出比较结果1反相电位r1’，反相器ib输出比较结果1同相电位r1。
12、所述输入选择开关电路包括开关sa、sb、sc和sd；其中，开关sa、sb的第一连接端与输入信号vip连接，开关sc、sd的第一连接端与输入信号vin连接，开关sa、sc的第二连接端作为后级电路的正输入端，开关sb、sd的第二连接端作为后级电路的负输入端；开关sa、sd的控制端与比较结果1同相电位r1连接，在比较结果1为1时，将输入信号vip、vin依次输出到后级电路的正输入端、负输入端；开关sb、sc的控制端与比较结果1反相电位r1’连接，在比较结果1为0时，将输入信号vip、vin依次输出到后级电路的负输入端、正输入端。
13、优选地，所述多级量化电路包括：分压电路、差分比较器1、差分比较器2…差分比较器(n-1)、参考电压选择器1、参考电压选择器2…参考电压选择器(n-2)。分压电路提供(2n-1-1)个差分参考电压，并连接到参考电压选择器1、参考电压选择器2…参考电压选择器(n-2)的输入端，参考电压选择器i的输出端连接到差分比较器(i+1)的输入端，为多级量化电路的第(i+1)次比较过程提供差分参考电压(0＜i≤n-2)。
14、如附图3所示，所述分压电路包括2n-1个串联的电阻，其一端与电源电压vdd连接，另一端与电源地gnd连接，形成(2n-1-1)个参考电压从大到小依次作为差分参考电压中的负参考电压vrefn1、vrefn2…vrefn[2^(n-1)-1]，将电源电压vdd作为差分参考电压中的正参考电压vrefp。
15、如附图4所示，所述差分比较器1连接正参考电压vrefp、负参考电压vrefn[2^(n-2)]及经过输入选择电路处理后的输出信号vip、vin，在延时控制时钟1的控制下将经过输入选择电路处理后的差分输出信号(vip-vin)与差分参考电压(vrefp-vrefn[2^(n-2)])比较得出比较结果2。
16、如附图4所示，所述参考电压选择器1包括：第一级反相器电路和第一级开关电路。
17、所述第一级反相器电路包括反相器i11、i12；其中，反相器i11输入端与比较结果2连接，反相器i12输入端与反相器i11输出端连接；反相器i11输出比较结果2反相电位r2’，反相器i12输出比较结果2同相电位r2。
18、所述第一级开关电路包括开关s11、s12；其中，开关s11的第一连接端与负参考电压vrefn[2^(n-3)]连接，开关s12的第一连接端与负参考电压vrefn[3*2^(n-3)]连接，开关本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，为n位量化器，其特征在于：包括极性判断电路、输入选择电路、多级量化电路和二进制编码电路，n≥2；
2.如权利要求1所述小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，其特征在于：所述极性判断电路包括比较器和延时电路；
3.如权利要求1所述小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，其特征在于：所述输入选择电路包括输入选择反相器电路和输入选择开关电路；
4.如权利要求1所述小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，其特征在于：所述多级量化电路包括分压电路、差分比较器1、差分比较器2…差分比较器(n-1)、参考电压选择器1、参考电压选择器2…参考电压选择器(n-2)；
5.如权利要求4所述小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，其特征在于：所述分压电路包括2n-1个串联的电阻，其一端与电源电压VDD连接，另一端与电源地GND连接，形成(2n-1-1)个参考电压从大到小依次作为差分参考电压中的负参考电压VrefN1、VrefN2…VrefN[2^(n-1)-1]，将电源电压VDD作为差分参考电压中的正参考电压VrefP。p>
6.如权利要求4所述小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，其特征在于：
7.如权利要求1所述小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，为n位量化器，其特征在于：包括极性判断电路、输入选择电路、多级量化电路和二进制编码电路，n≥2；
2.如权利要求1所述小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，其特征在于：所述极性判断电路包括比较器和延时电路；
3.如权利要求1所述小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，其特征在于：所述输入选择电路包括输入选择反相器电路和输入选择开关电路；
4.如权利要求1所述小面积低功耗多位模拟电压量化器电路，其特征在于：所述多级量化电路包括分压电路、差分比较器1、差分比较器2…差分比较器(n-1)、参考电压选择器1...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴克军，何禹，钟明灿，于臻，罗谦，李靖，宁宁，张中，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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