模数转换器及模数转换方法技术

本发明专利技术提供一种模数转换器及模数转换方法。该模数转换器包括：最高有效位元(MSB)转换模块，用于接收待转换的模拟信号，并将所述待转换的模拟信号转换成M位MSB和获得一个冗余信号；连续接近式寄存器型模数转换器(SAR?ADC)转换模块，与MSB转换模块耦接，用于接收冗余信号，并对冗余信号进行处理生成N位最低有效位元(LSB)；以及运算模块，分别与MSB转换模块和SAR?ADC转换模块耦接，用于接收并根据M位MSB和N位最低有效位元，生成M+N位数字信号，其中M和N均为正数且满足M+N为正整数。根据本发明专利技术的模数转换器及模数转换方法，实现了在保障高精度模数转换的同时，大幅降低了模数转换器的体积和生产成本。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关信号处理装置及方法，更具体地有关一种模数转换器及模数转换方法。
技术介绍
近年来，随着数字信号处理技术的快速发展，滤波、变频、调制/解调等信息处理任务均已进入数字领域。为了使用强大的数字信号处理技术来对真实世界中的模拟信号进行处理，用于在模拟信号和数字信号之间起桥梁作用的模数转换器例如在电视、移动装置和其他消费电子产品中，均得到了极为广泛的应用。连续接近式寄存器型模数转换器(SuccessiveApproximation Register Analog to Digital Converter, SAR ADC)是中等至高等分辨率应用的常用模数转换结构,其使用 一系列阶段将模拟电压转换成数字比特，其中每个阶段将一个模拟电压和一个参考电压进行比较，以产生一个数字比特。现有技术中的SAR ADC通常包括三部分SAR逻辑电路、电容式数模转换器(Capacitor Digital to Analog Converter, CDAC)以及比较器。其中，CDAC中通过采用大量的电容来提高匹配精度。例如，在一个10位的SARADC中，CDAC中需使用21(1，即1024个电容。因此，精度较高的SAR ADC所占用的体积过大且成本较高。
技术实现思路
为了解决现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种模数转换器及模数转换方法。在一实施例中，提供一种模数转换器，其包括最高有效位元转换模块，用于接收待转换的模拟信号，并将所述待转换的模拟信号转换成M位最高有效位元和获得一个冗余信号；连续接近式寄存器型模数转换器转换模块，与所述最高有效位元转换模块耦接，用于接收所述冗余信号，并对所述冗余信号进行处理生成N位最低有效位元；以及运算模块，分别与所述最高有效位元转换模块和所述连续接近式寄存器型模数转换器转换模块耦接，用于接收并根据所述M位最高有效位元和所述N位最低有效位元，生成M+N位数字信号,其中M和N均为正数且满足M+N为正整数。一种模数转换器，其包括最高有效位元转换模块，用于接收待转换的模拟信号，并将所述待转换的模拟信号转换成M位最高有效位元和获得一个冗余信号；连续接近式寄存器型模数转换器转换模块，与所述最高有效位元转换模块连接耦接，用于接收所述冗余信号，并对所述冗余信号进行处理生成N位最低有效位元；以及运算模块，分别与所述最高有效位元转换模块和所述连续接近式寄存器型模数转换器转换模块连接耦接，用于接收并根据所述M位最高有效位元和所述N位最低有效位元，生成M+N位数字信号，其中M和N均为正数且满足M+N为正整数。另外，提供一种模数转换方法，其包括接收待转换的模拟信号，将所述待转换的模拟信号转换成M位最高有效位元和获得一个冗余信号；接收所述冗余信号，对所述冗余信号进行处理生成N位最低有效位元；以及接收并根据所述M位最高有效位元和所述N位最低有效位元，生成M+N位数字信号，其中M和N均为正数且满足M+N为正整数。上述模数转换器及模数转换方法，通过将待转换的模拟信号分为两个过程处理，例如先产生M个最高有效位元再生成N个最低有效位元，对于一个M+N位的模数转换器来说，所需使用的电容数量可由2M+N个降低至2Nf，从而在保障高精度模数转换的同时，大幅降低了模数转换器的体积和生产成本。附图说明图I为本专利技术模数转换器在一实施例中的结构示意图。图2为图I的模数转换器的最高有效位元转换模块在一实施例中的结构示意图。图3为图I的模数转换器的最高有效位元转换模块在另一实施例的结构示意图。图4为图I的模数转换器的最高有效位元转换模块在又一实施例的结构示意图。 图5为本专利技术模数转换方法的流程图。具体实施例方式以下描述为实施本专利技术的较佳预期模式。此描述是用于说明本专利技术原理的目的，并非作为本专利技术的限制。请参照图I与图2，其均为本专利技术模数转换器100在一实施例的结构示意图。该模数转换器100包括最高有效位元(Most Significant Bit, MSB)转换模块11、一连续接近式寄存器型模数转换器(SAR ADC)转换模块12、以及一运算模块13。所述MSB转换模块11用于接收待转换的模拟信号，并对所述待转换的模拟信号进行转换处理，生成M位最高有效位元MSB和获得一个冗余信号。本实施方式中，所述冗余信号为一冗余模拟电压Vo。所述MSB转换模块11包括一个子模数转换器(SUB ADC) 111以及一个乘法数模转换器(Multiply Digital to Analog Converter, MDAC) 113,该 SUB ADC111用于生成M位数字信号，该MDAC 113与所述SUB ADC 111耦接。本实施方式中，该SUBADClll 为 SAR ADC0所述SAR ADC转换模块12与所述MSB转换模块11耦接，用于接收所述冗余信号，并对所述冗余信号进行处理生成N位最低有效位元(Least Significant Bit, LSB)。所述运算模块13分别与所述MSB转换模块11和所述SAR ADC转换模块12耦接，用于接收并根据所述M位MSB和所述N位LSB，生成M+N位数字信号,其中M和N均为正数且满足M+N为正整数。使用该模数转换器100时，向SUB ADC 111输入模拟电压VIN，由SUBADC 111根据预置的参考电压，例如为 3/16Vref、5/16Vref、7/16Vref、9/16Vref、ll/16Vref 和13/16Vref，对模拟电压VIN进行处理，并将处理结果发送至解码器21进行解码处理，以生成3位数字信号，且该3位数字信号中例如包含I位用于校准，则此时生成2. 5位MSB ;由解码器21将解码后获得的2. 5位MSB发送至运算模块(图2中未示)和MDAC 113，以使MDAC 23结合该2. 5位MSB和模拟电压VIN生成冗余模拟电压Vo。该SAR ADC转换模块12包括电容式数模转换器(CDAC) 121、比较器123以及SAR逻辑电路125，该CDAC 121耦接该SAR逻辑电路125，该比较器123分别耦接该CDAC 121以及该SAR逻辑电路125。所述SAR逻辑电路125用于根据一控制信号控制该CDAC 121进行运算，所述CDAC 121用于根据一参考电压与该冗余信号(冗余模拟电压Vo)进行减法运算，所述比较器123用于比较一参考信号以及从CDAC 121输出的运算结果，并判断该运算结果是否处于该参考信号限定的范围内，然后将判断结果输出至所述SAR逻辑电路125并转换为所述N位LSB。本实施方式中，所述CDAC 121采用的电容数量为2N，其中，N即为LSB的位数。该运算模块13为加法器。所述SAR逻辑电路125的输出与所述运算模块13耦接，用于将所述N位LSB输出至所述运算模块13。在利用上述模数转换器100进行模数转换时，模拟电压信号VIN输入MSB转换模块11中的SUB ADC 111，由SUB ADC 111对模拟电压VIN进行粗模数转换处理，生成M位数字信号。MSB转换模块11中的MDACl 13产生一个对应于量化的M位数字电压的模拟电平，并从输入的模拟电压VIN中扣除此模拟电平，以生成冗余模拟电压。MSB转换模块11将M位数字信号发送至运算模块13，并将冗余模拟电压发送至SAR ADC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模数转换器，其特征在于，包括：最高有效位元转换模块，用于接收待转换的模拟信号，并将所述待转换的模拟信号转换成M位最高有效位元和获得一个冗余信号；连续接近式寄存器型模数转换器转换模块，与所述最高有效位元转换模块耦接，用于接收所述冗余信号，并对所述冗余信号进行处理生成N位最低有效位元；以及运算模块，分别与所述最高有效位元转换模块和所述连续接近式寄存器型模数转换器转换模块耦接，用于接收并根据所述M位最高有效位元和所述N位最低有效位元，生成M+N位数字信号，其中M和N均为正数且满足M+N为正整数。

【技术特征摘要】
2011.07.29 US 61/513,1441.一种模数转换器,其特征在于,包括 最高有效位元转换模块，用于接收待转换的模拟信号，并将所述待转换的模拟信号转换成M位最高有效位元和获得一个冗余信号； 连续接近式寄存器型模数转换器转换模块，与所述最高有效位元转换模块耦接，用于接收所述冗余信号，并对所述冗余信号进行处理生成N位最低有效位元；以及 运算模块，分别与所述最高有效位元转换模块和所述连续接近式寄存器型模数转换器转换模块耦接，用于接收并根据所述M位最高有效位元和所述N位最低有效位元，生成M+N位数字信号，其中M和N均为正数且满足M+N为正整数。2.根据权利要求I所述的模数转换器，其特征在于，所述最高有效位元转换模块包括用于生成至少两位数字信号的子模数转换器和与所述子模数转换器耦接的乘法数模转换器，所述乘法数模转换器用于根据子模数转换器的输出信号将所述冗余信号转换为模拟信号。3.根据权利要求2所述的模数转换器，其特征在于，所述子模数转换器为连续接近式寄存器型模数转换器、闪存模数转换器或分级型模数转换器。4.根据权利要求I所述的模数转换器，其特征在于，所述最高有效位元转换模块包括至少一级流水线型模数转换器，其中各级流水线型模数转换器包括用于生成至少一位数字信号的子模数转换器和与所述子模数转换器耦接的乘法数模转换器，所述乘法数模转换器用于根据子模数转换器的输出信号将所述冗余信号转换为模拟信号。5.根据权利要求2至4项任一项所述的模数转换器，其特征在于，所述连...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘颖异，周煜凯，兰坤，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：