一种模数转换器和模数转换方法技术

本发明专利技术公开了一种模数转换器和模数转换方法，该转换器包括：第一转换电路和第二转换电路；所述第一转换电路用于接收采样信号并进行转换，以得到第一数字信号并输出至所述数字信号输出线，以及将所述第一数字信号转换为第一模拟信号并输出至所述第二转换电路，其中，所述采样信号对应的数字信号为N位，所述第一模拟信号对应的数字信号和所述第一数字信号均为M位，N和M均为大于0的整数且N大于M；所述第二转换电路用于接收所述采样信号和所述第一模拟信号，并进行转换，以得到第二数字信号，其中，所述第二数字信号为N-M位。本发明专利技术具有功耗低、芯片面积小、采样周期和采样速度均衡的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种模数转换器和模数转换方法
本专利技术涉及数字信号处理领域，尤其涉及一种模数转换器和模数转换方法。
技术介绍
在信息数字化时代，对数字信号的处理是非常重要的。在现实世界中的信号，声音、位置、图像、光学和电信号等都是模拟的，而数字通信的信号形式和计算机所用信号一致，都是二进制代码，且便于计算机对数字信号进行存储、处理和交换等，因此，把模拟信号转换成数字信号是数字信号处理的基础，由此，模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)成为了现代信息数字化时代的基础，也是众多高速混合电路至关重要的模块，用于高度集成化的数字系统。常见的ADC包括快闪型模数转换器(FlashADC)和逐次逼近寄存器型模数转换器(SuccessiveApproximationRegisterADC，SARADC)。FlashADC由大量的比较器构成，各个比较器并行工作，完成对模拟信号的数字量化，当FlashADC是一个量化位数为A的模数转换器时，需要2A-1个比较器。FlashADC在快速、高速领域有着广泛应用，且通常用于低分辨率(≤810位)、离速20-50Msps的应用场合。其缺陷在于，FlashADC每增加一个量化位数，其中的比较器个数呈指数增加，相应的芯片面积和功耗也呈指数增加，限制了其在高精度领域的应用。SARADC是采用逐次逼近模拟信号的方法，通过不断的重复，从量化码字的最高比特位逐次得到码字的最低有效位，因此SARADC仅需要1个比较器，相应的，SARADC的转换速率低于5Msps，分辨率不会高于16位，属于中高分辨率。SARADC具有的1个比较器使得该模数转换器具有功耗低、芯片尺寸小的优势，然而也导致SARADC的采样周期长，采样速度慢。
技术实现思路
本专利技术提供一种模数转换器和模数转换方法，以解决现有技术中模数转换器功耗过大、芯片面积大，以及采样周期长、采样速度慢等缺陷。第一方面，本专利技术提供了一种模数转换器，包括：第一转换电路和第二转换电路；所述第一转换电路的输入端与采样信号传输线连接、第一输出端与数字信号输出线连接、第二输出端与所述第二转换电路的第一输入端连接，用于接收采样信号并进行转换，以得到第一数字信号并输出至所述数字信号输出线，以及将所述第一数字信号转换为第一模拟信号并输出至所述第二转换电路，其中，所述采样信号对应的数字信号为N位，所述第一模拟信号对应的数字信号和所述第一数字信号均为M位，N和M均为大于0的整数且N大于M；所述第二转换电路的第二输入端与所述采样信号传输线连接、输出端与所述数字信号输出线连接，用于接收所述采样信号和所述第一模拟信号，并进行转换，以得到第二数字信号，其中，所述第二数字信号为N-M位。第二方面，本专利技术提供了一种模数转换方法，包括：接收采样信号并进行转换，以得到第一数字信号并输出，以及将所述第一数字信号转换为第一模拟信号，其中，所述采样信号对应的数字信号为N位，所述第一模拟信号对应的数字信号和所述第一数字信号均为M位，N和M均为大于0的整数且N大于M；接收所述采样信号和所述第一模拟信号，并进行转换，以得到第二数字信号并输出，其中，所述第二数字信号为N-M位。本专利技术提供的一种模数转换器和模数转换方法，通过第一转换电路中的FlashADC将采样信号转换为M位数字信号，以获取采样信号的前M位数字信号，第二转换电路获取采样信号和第一转换电路的第一模拟信号，以获取后N-M位数字信号，使模数转换器输出N位数字信号。本专利技术的模数转换器具有功耗低、占据芯片面积小，以及采样周期、采样速度均衡的优势，本专利技术提供的模数转换器的采样周期和采样速度介于现有的flashADC和SARADC之间，并且可以通过需求设定M值，从而达到不同的需求，M≥N/2时，模数转换器采样周期短、采样速度快，M≤N/2时，模数转换器功耗低、芯片面积小。因此本专利技术在高速高功耗的FlashADC与低速低功耗SARADC之间设计实现了中等速度低功耗混合型ADC，在功耗，速度，采样周期，芯片面积之间取得了最优平衡设计。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种模数转换器的示意图；图2是本专利技术实施例一提供的电阻串分压结构的示意图；图3是本专利技术实施例一提供的模数转换器的时钟时序的示意图；图4是本专利技术实施例一提供的运算电路和等比变换电路的综合示意图；图5是本专利技术实施例二提供的一种模数转换方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本专利技术实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本专利技术的技术方案，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一参考图1所示，为本专利技术实施例一提供的一种模数转换器的示意图，本实施例的技术方案适用于基于中等速度低功耗模数转换器对输入的采样信号进行转换以输出数字信号的情况，采样信号为任意的模拟信号，典型的如电压信号。在转换之前，可以设置参考电压，采样信号在参考电压范围内，该模数转换器可以采用硬件的方式实现。该模数转换器包括：第一转换电路110和第二转换电路120。其中，所述第一转换电路110的输入端与采样信号传输线连接、第一输出端与数字信号输出线连接、第二输出端与所述第二转换电路120的第一输入端连接，用于接收采样信号并进行转换，以得到第一数字信号并输出至所述数字信号输出线，以及将所述第一数字信号转换为第一模拟信号并输出至所述第二转换电路120，其中，所述采样信号对应的数字信号为N位，所述第一模拟信号对应的数字信号和所述第一数字信号均为M位，N和M均为大于0的整数且N大于M；所述第二转换电路120的第二输入端与所述采样信号传输线连接、输出端与所述数字信号输出线连接，用于接收所述采样信号和所述第一模拟信号，并进行转换，以得到第二数字信号，其中，所述第二数字信号为N-M位。进一步地，所述采样信号传输线输入所述采样信号之后，断开与所述第一转换电路110的输入端和所述第二转换电路120的第二输入端的连接。已知模拟信号(Analogsignal)是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号，或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号，数字信号(Digitalsignal)是人为抽象出来的在时间上的不连续、离散信号，因此连续的模拟信号和离散的数字信号相对。模拟信号在电学上主要是指振幅和相位都连续的电信号，可以进行各种运算，如放大、相加、相乘等，数字信号在计算机中主要用有限位的二进制数表示。如上所述，已知模数转换器接收采样信号，以输出N位数字信号，并且模数转换器的功能在于将模拟信号转换为数字信号，因此采样信号是模拟信号，由于电压信号是连续变化的模拟信号，因此当前接收的采样信号可以是输入的电压信号，在此模数转换器用于将接收的采样信号转换为N位数字信号。已知任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模数转换器，其特征在于，包括：第一转换电路和第二转换电路；所述第一转换电路的输入端与采样信号传输线连接、第一输出端与数字信号输出线连接、第二输出端与所述第二转换电路的第一输入端连接，用于接收采样信号并进行转换，以得到第一数字信号并输出至所述数字信号输出线，以及将所述第一数字信号转换为第一模拟信号并输出至所述第二转换电路，其中，所述采样信号对应的数字信号为N位，所述第一模拟信号对应的数字信号和所述第一数字信号均为M位，N和M均为大于0的整数且N大于M；所述第二转换电路的第二输入端与所述采样信号传输线连接、输出端与所述数字信号输出线连接，用于接收所述采样信号和所述第一模拟信号，并进行转换，以得到第二数字信号，其中，所述第二数字信号为N‑M位。

【技术特征摘要】
1.一种模数转换器，其特征在于，包括：第一转换电路和第二转换电路；所述第一转换电路的输入端与采样信号传输线连接、第一输出端与数字信号输出线连接、第二输出端与所述第二转换电路的第一输入端连接，用于接收采样信号并进行转换，以得到第一数字信号并输出至所述数字信号输出线，以及将所述第一数字信号转换为第一模拟信号并输出至所述第二转换电路，其中，所述采样信号对应的数字信号为N位，所述第一模拟信号对应的数字信号和所述第一数字信号均为M位，N和M均为大于0的整数且N大于M；所述第二转换电路的第二输入端与所述采样信号传输线连接、输出端与所述数字信号输出线连接，用于接收所述采样信号和所述第一模拟信号，并进行转换，以得到第二数字信号，其中，所述第二数字信号为N-M位；所述第二转换电路为逐次逼近寄存器型模数转换电路；所述逐次逼近寄存器型模数转换电路包括：运算电路、比较电路、控制逻辑电路和第二数模转换电路，还包括等比变换电路；所述运算电路的第一输入端与所述第一转换电路的第二输出端连接、第二输入端与所述采样信号传输线连接、第三输入端与所述等比变换电路的输出端连接、所述运算电路的输出端与所述比较电路的输入端连接，用于对所述采样信号和所述第一模拟信号，进行相减运算，以得到第二模拟信号并输出至所述比较电路；或，用于对所述采样信号、所述第一模拟信号和所述等比变换电路传输的等比模拟信号，进行相减运算，以得到第二模拟信号并输出至所述比较电路；所述比较电路的输出端与所述控制逻辑电路的输入端连接，用于比较预设的参考模拟信号和接收的所述第二模拟信号的大小，以输出比较结果；所述控制逻辑电路的第一输出端与所述数字信号输出线连接、第二输出端与所述第二数模转换电路的输入端连接，用于根据所述比较结果，逻辑输出第i位数字信号，并分别传输至所述数字信号输出线和所述第二数模转换电路，其中，i＝N-M，N-M-1，…，2，1；所述第二数模转换电路的输出端与所述等比变换电路的输入端连接，用于将所述第i位数字信号转换为第三模拟信号，并输出至所述等比变换电路；所述等比变换电路的输出端与所述运算电路的第三输入端连接，用于接收所述第三模拟信号，并进行等比变换，以得到所述等比模拟信号并输出至所述运算电路。2.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述采样信号传输线输入所述采样信号之后，断开与所述第一转换电路的输入端和所述第二转换电路的第二输入端的连接。3.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述第一转换电路包括：快闪型模数转换电路和第一数模转换电路；所述快闪型模数转换电路的输入端与所述采样信号传输线连接、第一输出端与所述数字信号输出线连接、第二输出端与所述第一数模转换电路的输入端连接，用于对接收的所述采样信号进行数字量化，以得到所述第一数字信号并分别输出至所述数字信号输出线和所述第一数模转换电路；所述第一数模转换电路的输出端与所述第二转换电路的第一输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：上海玮舟微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31