【技术实现步骤摘要】
本公开涉及集成电路，具体涉及一种用于高精度adc的模拟信号处理电路、方法、芯片及装置。
技术介绍
1、模拟数字转换器(analogue to digital converter，adc)是一种将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件，应用于各类数据采集系统中。其中，电荷分享型逐次逼近(successive approximation register，sar)adc是一种常用的实现高精度转换的adc架构，具有转换效率高、占用面积小、实时性好等特点，在工业、测量和医疗等领域有广泛应用。
2、对于传统的sar adc，待转换模拟信号需要先经过一个放大器将信号调整到一个合适的范围，并增加信号的驱动能力，从而可以有效驱动adc的采样电路。然而，在其内部的采样电容充电的过程中，特别是在多路复用系统或者离散时间采样条件下，由于sar adc的输入节点上会产生很大的电压阶跃，因此会导致放大器或输入信号源受到较大的扰动，且为了提升信号建立速度增加放大器的带宽会导致噪声增加。针对这个问题，相关技术中的高精度adc输入信号处理电路，是通过额外增加辅助放大器模块，并将该辅助放大器模块的反向输入端和输出端连接，构成单位增益缓冲器，从而在adc采样阶段，可以借助缓冲器，很快将adc的输入端电压建立到与主放大器模块的输出端电压接近，之后，当主放大器模块的输出端与adc的输入端直接相连时，可以将adc的输入端电压精确建立，从而使得主放大器模块的输出端电压仍保持在稳定的状态，不受到采样电容充电的扰动，且因主放大器模块的带宽较小，使得adc采样
3、然而，在上述电路的采样阶段中，对采样电容预充电的过程完全由预充电缓冲器完成，如果要使预充电的时间尽可能短，作为预充电缓冲器的放大器需要有较大的压摆率和带宽，放大器本身会产生较大的功耗，并且会占用较大面积，导致电路的功耗和面积开销较大。
技术实现思路
1、为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种用于高精度adc的模拟信号处理电路、方法、芯片及装置。
2、第一方面，本公开实施例中提供了一种用于高精度adc的模拟信号处理电路，所述模拟信号处理电路包括：主放大器模块、主adc模块、辅助放大器模块和辅助adc模块以及第一开关；
3、所述辅助放大器模块的输入端连接于输入信号端，输出端连接于所述辅助adc模块的模拟输入端，所述辅助放大器模块用于对所述输入信号端输入的待转换模拟信号进行调理，并通过输出端输出第一调理后待转换模拟信号；
4、所述辅助adc模块的数字输出端连接于所述主adc模块的数字输入端，所述辅助adc模块用于对第一调理后待转换模拟信号进行转换，并通过数字输出端输出转换后的第一数字码，其中，所述第一数字码包含所述待转换模拟信号的信息；
5、所述主放大器模块的输入端连接于所述输入信号端，输出端连接于所述第一开关的第一接线端，所述主放大器模块用于对所述输入信号端输入的所述待转换模拟信号进行调理，并通过输出端输出第二调理后待转换模拟信号；
6、所述主adc模块的模拟输入端连接于所述第一开关的第二接线端，所述主adc模块用于根据通过模拟输入端接收的第二调理后待转换模拟信号和通过数字输入端接收的所述第一数字码将所述主adc模块的输入电压建立到符合目标精度要求的输入电压，以实现在所述输入电压下对模拟信号的采样；
7、其中，所述主adc模块的位数大于所述辅助adc模块的位数。
8、本公开一可能的实现方式中，当所述主adc模块处于采样阶段且所述第一开关处于断开状态时，所述主adc模块用于根据所述第一数字码包含的所述待转换模拟信号的信息进行动作，以产生采样预充电电压；其中，所述采样预充电电压与所述主放大器模块的输出端的电压之间的差值小于或等于预设误差阈值。
9、本公开一可能的实现方式中，当所述第一开关从断开状态切换为闭合状态时，所述主adc模块用于在所述采样预充电电压的基础上根据第二调理后待转换模拟信号进行充电，以使得所述主adc模块的输入电压与所述主放大器模块的输出端的电压相同。
10、本公开一可能的实现方式中，所述主adc模块包括：采样电容阵列、与所述采样电容阵列对应的采样开关阵列、第二开关、比较器以及控制逻辑模块；
11、其中，所述采样电容阵列中的每个采样电容的上极板连接在一起，并连接于所述第二开关的第一接线端和所述比较器的反向输入端，每个所述采样电容的下极板分别连接于对应的采样开关的第一接线端；
12、所述采样开关阵列中的每个采样开关的第二接线端连接在一起，并连接于第一电压输入端，所述第一电压输入端连接于所述第一开关的第二接线端；
13、每个所述采样开关的第三接线端连接在一起，并连接于第二电压输入端；其中，所述第二电压输入端用于输入第一参考电压；
14、每个所述采样开关的第四接线端连接在一起，并连接于第三电压输入端；其中，所述第三电压输入端用于输入接地电压；
15、所述第二开关的第二接线端连接于第四电压输入端；
16、所述比较器的正向输入端连接于第五电压输入端，输出端连接于所述控制逻辑模块的第一输入端；其中，所述第四电压输入端和所述第五电压输入端均用于输入第二参考电压；
17、所述控制逻辑模块的输出端连接于所述采样开关阵列，第二输入端与所述辅助adc模块的数字输出端连接；其中，所述辅助adc模块和所述控制逻辑模块之间的连接方向是由所述辅助adc模块的输出端指向所述控制逻辑模块的第二输入端。
18、本公开一可能的实现方式中，所述控制逻辑模块用于在所述第一开关处于断开状态且所述第二开关处于闭合状态时，根据所述第一数字码控制所述采样开关阵列中采样开关的连通状态，以使得所述采样电容阵列中处于高位的m个采样电容的逻辑状态与所述第一数字码一致，之后控制每个采样开关的第一接线端和第二接线端连通，以使得所述采样电容阵列产生采样预充电电压；其中，m的取值与所述第一数字码的位数相同，m为正整数。
19、本公开一可能的实现方式中，当所述第一开关从断开状态切换为闭合状态时，所述采样电容阵列用于在所述采样预充电电压的基础上，根据第二调理后待转换模拟信号进行充电，以使得所述m个采样电容的下极板的电压建立到与所述主放大器模块的输出端的电压相同。
20、本公开一可能的实现方式中，所述采样电容阵列为以下任一项：单端电容阵列、差分电容阵列。
21、第二方面，本公开实施例中提供了一种用于高精度adc的模拟信号处理电路，所述模拟信号处理电路包括：主放大器模块、第三开关、主adc模块以及辅助adc模块；
22、所述主放大器模块的输入端连接于输入信号端，输出端连接于所述第三开关的第一接线端和所述辅助adc模块的模拟输入端，所述主放大器模块用于对所述输入信号端输入的待转换模拟信号进行调理，并通过输出端输出调理后的待转换模拟信号；
23、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高精度ADC的模拟信号处理电路，其特征在于，所述模拟信号处理电路包括：主放大器模块、主ADC模块、辅助放大器模块和辅助ADC模块以及第一开关；
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，当所述主ADC模块处于采样阶段且所述第一开关处于断开状态时，所述主ADC模块用于根据所述第一数字码包含的所述待转换模拟信号的信息进行动作，以产生采样预充电电压；其中，所述采样预充电电压与所述主放大器模块的输出端的电压之间的差值小于或等于预设误差阈值。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当所述第一开关从断开状态切换为闭合状态时，所述主ADC模块用于在所述采样预充电电压的基础上根据第二调理后待转换模拟信号进行充电，以使得所述主ADC模块的输入电压与所述主放大器模块的输出端的电压相同。
4.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述主ADC模块包括：采样电容阵列、与所述采样电容阵列对应的采样开关阵列、第二开关、比较器以及控制逻辑模块；
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述控制逻辑模块用于在所述第一开关处于断开状态且所述第二
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，当所述第一开关从断开状态切换为闭合状态时，所述采样电容阵列用于在所述采样预充电电压的基础上，根据第二调理后待转换模拟信号进行充电，以使得所述M个采样电容的下极板的电压建立到与所述主放大器模块的输出端的电压相同。
7.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述采样电容阵列为以下任一项：单端电容阵列、差分电容阵列。
8.一种用于高精度ADC的模拟信号处理电路，其特征在于，所述模拟信号处理电路包括：主放大器模块、第三开关、主ADC模块以及辅助ADC模块；
9.一种用于高精度ADC的模拟信号处理方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7中任一项所述的电路，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述主放大器模块调理后的待转换模拟信号和所述转换结果，将所述主ADC模块的输入电压建立到符合目标精度要求的输入电压，以实现在所述输入电压下对模拟信号的采样，包括：
11.一种用于高精度ADC的模拟信号处理方法，其特征在于，应用于如权利要求8所述的电路，所述方法包括：
12.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的模拟信号处理电路。
13.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求12所述的芯片。
...【技术特征摘要】
1.一种用于高精度adc的模拟信号处理电路，其特征在于，所述模拟信号处理电路包括：主放大器模块、主adc模块、辅助放大器模块和辅助adc模块以及第一开关；
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，当所述主adc模块处于采样阶段且所述第一开关处于断开状态时，所述主adc模块用于根据所述第一数字码包含的所述待转换模拟信号的信息进行动作，以产生采样预充电电压；其中，所述采样预充电电压与所述主放大器模块的输出端的电压之间的差值小于或等于预设误差阈值。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当所述第一开关从断开状态切换为闭合状态时，所述主adc模块用于在所述采样预充电电压的基础上根据第二调理后待转换模拟信号进行充电，以使得所述主adc模块的输入电压与所述主放大器模块的输出端的电压相同。
4.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述主adc模块包括：采样电容阵列、与所述采样电容阵列对应的采样开关阵列、第二开关、比较器以及控制逻辑模块；
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述控制逻辑模块用于在所述第一开关处于断开状态且所述第二开关处于闭合状态时，根据所述第一数字码控制所述采样开关阵列中采样开关的连通状态，以使得所述采样电容阵列中处于高位的m个采样电容的逻辑状态与所述第一数字码一致，之后控制每个采样开关的第一接线端和第二接线端连通，以使得所述采样电容阵列产生采样预充...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏萌，侯佳力，原义栋，胡毅，赵天挺，李振国，王亚彬，宋海飞，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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