一种用于电压比较型高速模数转换器的温度计码解码电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于电压比较型高速模数转换器的温度计码解码电路，主要包括气泡消除电路和基于只读存储器ROM结构的位置码解码电路。电压比较网络的寄存器组输出n位温度计码Q[n‑1..0]；温度计码解码电路的气泡消除电路的输入为n位温度计码Q[n‑1..0]，输出为n位的T[n‑1..0]；温度计解码电路的位置码解码电路的输入为n位的T[n‑1..0]，输出为k位采样值S[k‑1..0]。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电压比较型高速模数转换器的温度计码解码电路
本专利技术涉及一种用于电压比较型高速模数转换器的温度计码解码电路，属于温度计码解码器电路领域。
技术介绍
电压比较型高速模数转换器由电压比较网络和温度计码解码电路构成，其中，温度计码解码电路包含气泡消除电路和位置码解码电路。在只有一级输出寄存器组的电压比较型高速模数转换器中，理论上，待转换信号Vin输入电压比较网络后输出形如“11110000”或“00001111”的温度计码Q[n-1..0]；温度计码Q经气泡消除电路后输出形如“00010000”或“00001000”的One-Shot码T[n-1..0]；One-Shot码T经位置码解码器处理后可以输出如“100”或“011”的二进制位置码D[k-1..0]。实际上，随着采样频率的提高，Vin距离电压比较型模数转换器的输出寄存器组工作时钟clk的有效时钟边沿之间的间隔会越来越小。当时间间隔小到违反电压比较型模数转换器输出触发器组的建立时间和保持时间时序约束后，电压比较型模数转换器的输出触发器组中有部分触发器会因为处于亚稳态而输出错误的采样数据。例如，理论输出“011”，实际输出了“101”；理论输出“100”，实际输出“110”。在流水线式电压比较型高速模数转换器中存在两级寄存器组，除了输出寄存器组外，在电压比较网络输出增加了一级寄存器组。此时的亚稳态现象会出现在电压比较器网络的输出寄存器组的输出Q[n-1..0]中。例如，Q[n-1..0]理论应输出“11110000”，实际输出了“11101000”或“11001000”，甚至“11010100”等；理论输出“00001111”，实际输出“00010111”等。其中影响连续“1”或连续“0”组合的“1001”、“10101”和“101”称为寄存器亚稳态造成的输出气泡现象。另外，处于电压比较器网络输出寄存器组和模数转换器输出寄存器组之间的温度计码解码电路的最大延时ttm决定了电压比较型模数转换器的最大工作频率fclk_max：所以，寻找结构分布均匀、延时路径短的气泡消除电路和位置码解码电路实现方法是降低温度计码解码电路最大延时的关键，亦是提升电压比较型模数转换器最大工作频率的关键。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于电压比较型高速模数转换器的温度计码解码电路。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种用于电压比较型高速模数转换器的温度计码解码电路，所述电压比较型高速模数转换器包括电压比较网络。该温度计码解码电路包括气泡消除电路和位置码解码电路，其中，电压比较网络的寄存器组输出n位温度计码Q[n-1..0]；气泡消除电路的输入为n位温度计码Q[n-1..0]，输出为n位的T[n-1..0]；位置码解码电路的输入为n位的T[n-1..0]，输出为k位采样值S[k-1..0]，2k-1≤n≤2k；气泡消除电路的输入和输出之间关系满足：位置码解码电路的输入和输出之间关系满足：S[k-1..0]＝Bin[x]，x＝max{i|T[i]＝1}，0≤i＜n；其中，Bin[x]表示十进制数x对应的k位二进制数；max{i|T[i]＝1}表示求T[n-1..0]中从最高位到最低位第一次为1的位置值。进一步，电压比较网络由n个电阻R0至Rn-1、n个运放O0至On-1以及n个D触发器Q0至Qn-1构成，参考电压Vref+和负参考电压Vref-分别加载于由电阻R0至Rn-1按编号顺序串联构成的电路的两端，运放O0至On-1的正相输入端分别接待转换信号Vin，运放On-1的反相输入端接负参考电压Vref-，运放Ot的反相输入端接电阻Rt和电阻Rt+1的公共端，t∈{0，1，...，n-2}，运放O0至On-1的输出端分别接D触发器Q0至Qn-1的D输入端。进一步，气泡消除电路由n个异或器X0至Xn-1构成，异或器Xn-1的两个输入端分别接地、接D触发器Qn-1的输出端，异或器Xj的两个输入端分别连D触发器Qj的输出端、D触发器Qj+1的输出端，j∈{0，1，...，n-2}。进一步，位置码解码电路包括n个存储单元以及n个常闭开关，第i个开关SWi位于第i个存储单元和第i-1个存储单元总线之间；T[i]控制第i个存储单元的使能端和第i个开关SWi，当T[i]＝0时，第i个开关SWi闭合，第i个存储单元输出高阻状态；当T[i]＝1时，第i个开关SWi断开，在T[n-1..i+1]中不存在高电平，即第i+1个开关SWi+1到第n-1个开关SWn-1都闭合的情况下，第i个存储单元的存储内容Bin[i]经第i个存储单元总线输出至S[k-1..0]。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、可以处理任何类型的温度计码中的气泡问题；2、温度计码解码电路中的气泡消除电路Q[m]到T[m]的路径延时均是一致的，为一个异或门延时，有利于抑制气泡消除电路输出中的毛刺；3、温度计码解码电路可以实现高位全‘厂低位全‘0’或高位全‘0’低位全‘1’两类温度计码的解码；4、温度计解码电路中的位置码解码电路中所有三态门和标示存储‘0’的管子的通断的控制均是同时实现，这导致了采样值S[k-1..0]的获取不因采样值不同而变化，亦不会因为采样位数k的变化而变化。即温度计解码电路的最大路径延时t2和采样值大小，采样精度(k)无关，均为：t2＝一个反相器延时+一个异或门延时+一个三态门延时，有利于实现高精度(大k值)电压比较型高速模数转换器；5、理论上，此温度计码解码电路的最大运行频率为：其中，max{}表示求最大值，t2为温度计码解码电路的最大路径延时；tco为温度计码解码器的输出寄存器输出延时；top为电压比较网络运放的输入到输出的延时时间；6、温度计码解码电路中的气泡消除电路的输出T[m]仅由Q[m-1]、Q[m]决定，电路结构简单，有利于使用设计软件进行布局布线；7、温度计码解码电路的位置解码电路结构简单，有利于使用设计软件进行布局布线。附图说明图1是带有2级寄存器组的流水线式模数转换器的电路结构，其中，1.1是采样点的电压信号Vin；1.2是电压比较网络，一般由线性电阻网络和比较器组构成；1.3为电压比较网络的n位温度计码输出Q[n-1..0]；1.4为气泡消除电路，1.5是n位气泡消除电路的输出T[n-1..0]；1.6为位置码解码电路；1.7为位置码解码电路的k位输出采样值D[k-1..0]；1.8是高速模数转换器的工作时钟clk；1.9是高速模数转换器的输出使能信号低电平有效；图2是取n＝8，k＝3时本专利技术的电路原理图；图3是基于ROM结构的位置码解码电路原理图，其中，1.6.1为第i+2个常闭开关；1.6.2为总线；1.6.3为挂接在总线上的第i个存储单元；1.6.4为存储单元使能端EN。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电压比较型高速模数转换器的温度计码解码电路，所述电压比较型高速模数转换器包括电压比较网络，其特征在于，该温度计码解码电路包括气泡消除电路和位置码解码电路，其中，电压比较网络的寄存器组输出n位温度计码Q[n-1..0]；气泡消除电路的输入为n位温度计码Q[n-1..0]，输出为n位的T[n-1..0]；位置码解码电路的输入为n位的T[n-1..0]，输出为k位采样值S[k-1..0]，2

【技术特征摘要】
1.一种用于电压比较型高速模数转换器的温度计码解码电路，所述电压比较型高速模数转换器包括电压比较网络，其特征在于，该温度计码解码电路包括气泡消除电路和位置码解码电路，其中，电压比较网络的寄存器组输出n位温度计码Q[n-1..0]；气泡消除电路的输入为n位温度计码Q[n-1..0]，输出为n位的T[n-1..0]；位置码解码电路的输入为n位的T[n-1..0]，输出为k位采样值S[k-1..0]，2k-1≤n≤2k；
气泡消除电路的输入和输出之间关系满足：






位置码解码电路的输入和输出之间关系满足：
S[k-1..0]＝Bin[x]，x＝max{i|T[i]＝1}，0≤i＜n；
其中，Bin[x]表示十进制数x对应的k位二进制数；max{i|T[i]＝1}表示求T[n-1..0]中从最高位到最低位第一次为1的位置值。


2.如权利要求1所述的一种用于电压比较型高速模数转换器的温度计码解码电路，其特征在于，电压比较网络由n个电阻R0至Rn-1、n个运放O0至On-1以及n个D触发器Q0至Qn-1构成，参考电压Vref+和负参考电压Vref-分别加载于由电阻R0至Rn-1按编号顺序串联构成的电路的两端，运放O0至On-1的正相输...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春娥，周磊，白雪飞，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32