【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路，特别涉及一种循环型模数转换器。
技术介绍
1、模数转换器(adc)是用于将模拟信号转换为数字信号的器件。模拟信号是连续的，可以表示为声音、图像、温度等物理量，而数字信号是离散的，可以由计算机等数字设备处理。模数转换器广泛地应用于电子产品中，例如用于传感器信号、音频信号、图像信号等模拟信号的数字化。
2、模数转换器的工作原理是通过采样，量化和编码三个步骤将模拟信号转换为数字信号。采样是将连续的模拟信号转换为离散的信号，量化是将每个采样值转换为一个有限的数值，编码是将每个量化值转换为二进制代码。
3、流水线型模数转换器(pipeline adc)和循环型模数转换器(cyclic adc)是两种常见的模数转换器架构。流水线型模数转换器由多个级联的子模块组成，每个子模块负责处理输入信号的一部分，输入信号在每个子模块中依次经过模数转换和数字滤波处理，最终得到输出结果。循环型模数转换器包括单级的子模数转换器和子数模转换器。在每个时钟周期中，子模数转换器将输入信号与位权重相对应的参考电压进行比较，以获得相应位权重的数字值，在多个时钟周期中，循环利用单级的子模数转换器和子数模转换器对输入信号进行量化，逐渐逼近输入信号的模拟值，最终得到数字输出。与流水线型模数转换器相比，循环型模数转换器的优点是低功耗和低复杂度。
4、现有的循环型模数转换器适用于双极性的模拟输入信号。由于模数转换和数模转换的量化参考电压受到模拟输入信号的影响，因此，模拟输入电压的波动导致转换精度和稳定性劣化。虽然可以采用
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种新型的循环型模数转换器，其中，在第一循环时将单极性的模拟输入信号相对于输入参考电压转换成双极性的输出信号，以及量化参考电压与共模电压相关而与模拟输入信号的变化无关，从而提高模数转换器的稳定性和降低模数转换器的成本。
2、根据本专利技术的一方面，提供一种循环型模数转换器，包括：循环处理单元，所述循环处理单元包括至少一级转换单元，所述至少一级转换单元在转换周期的多次循环中产生多比特中间数据；寄存器，用于在所述多次循环中至少存储上次循环产生的多比特中间数据；逻辑单元，用于将所述多比特中间数据进行错位处理，逐位产生与模拟输入信号相对应的多比特输出数据，参考电压产生模块，用于产生输入参考电压和所述至少一级转换单元的量化参考电压，其中，所述至少一级转换单元在所述多次循环的第一次循环中，将所述模拟输入信号相对于所述输入参考电压转换成双极性的输出信号，在所述多次循环的后续循环中接收双极性的循环输入信号。
3、可选地，还包括：共模电压转换单元，在所述多次循环的第一次循环中，根据所述至少一级转换单元的反馈信号产生共模电压，其中，在所述多次循环中，所述至少一级转换单元在双极性的输入信号上叠加所述共模电压。
4、可选地，所述共模电压转换单元包括：压控电流源，所述至少一级转换单元的反馈信号产生参考电流；第一电阻网络，与所述压控电流源相连接，所述参考电流流经所述第一电阻网络以产生共模电压；以及第一电压跟随器，与所述第一电阻网络相连接以提供所述共模电压。
5、可选地，所述参考电压产生模块包括：带隙电压产生模块，用于提供带隙电压；第二电阻网络，用于对所述带隙电压进行分压以产生所述输入参考电压；以及第二电压跟随器，与所述第二电阻网络相连接以提供所述输入参考电压。
6、可选地，还包括：差分运算放大器，用于对所述带隙电压进行放大且叠加所述共模电压，以产生所述量化参考电压。
7、可选地，所述差分运算放大器的同相输入端接收所述带隙电压，反相输入端接地，从而相对于地产生双极性的量化参考电压。
8、可选地，所述差分运算放大器的输出端连接有第三电阻网络以获得共模反馈信号，所述差分运算放大器还将所述带隙电压与所述共模反馈信号叠加。
9、可选地，所述输入参考电压表示为：vir＝vbg/a，其中，vir表示输入参考电压，vbg表示带隙电压，a表示大于1的比例系数。
10、可选地，通过设置所述第二电阻网络的电阻值来设置所述比例系数a。
11、可选地，所述量化参考电压表示为：vrp＝vcom+vbg/b vrn＝vcom-vbg/b，其中，vrp和vrn表示双极性的量化参考电压，vbg表示带隙电压，vcom表示共模电压，b表示大于等于1的比例系数。
12、可选地，通过设置所述差分运算放大器的增益来设置所述比例系数b。
13、可选地，所述至少一级转换单元包括级联的第一转换单元和第二转换单元，所述第一转换单元在所述第一次循环中将所述模拟输入信号转换成双极性的输出信号作为中间模拟信号。
14、根据本专利技术实施例的循环型模数转换器，在转换周期的第一次循环中，将单极性的模拟输入信号相对于输入参考电压转换成双极性的输出信号。在转换周期的后续循环中，对双极性的循环输入信号进行采样。由于在多次循环中，仅第一次循环从外部获得输入参考电压，在后续循环中无需从外部获得动态变化的输入参考电压，因此可以简化输入参考电压相关的电路复杂度和功耗。
15、在优选的实施例中，在转换周期的第一次循环中，根据至少一级转换单元的反馈信号产生共模电压，然后维持共模电压。在转换周期的后续循环中维持共模电压，并且将共模电压叠加在双极性的输入信号。由于采用共模电压转换单元根据共模反馈信号产生共模电压，采用参考电压产生模块产生与共模电压相关的量化参考电压，因此，在第一次循环之后，量化参考电压与模拟输入信号的变化无关，可以提高模数转换器的稳定性。
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1.一种循环型模数转换器，包括：
2.根据权利要求1所述的循环型模数转换器，还包括：
3.根据权利要求2所述的循环型模数转换器，其中，所述共模电压转换单元包括：
4.根据权利要求2所述的循环型模数转换器，其中，所述参考电压产生模块包括：
5.根据权利要求4所述的循环型模数转换器，还包括：
6.根据权利要求5所述的循环型模数转换器，其中，所述差分运算放大器的同相输入端接收所述带隙电压，反相输入端接地，从而相对于地产生双极性的量化参考电压。
7.根据权利要求5所述的循环型模数转换器，其中，所述差分运算放大器的输出端连接有第三电阻网络以获得共模反馈信号，所述差分运算放大器还将所述带隙电压与所述共模反馈信号叠加。
8.根据权利要求5所述的循环型模数转换器，其中，所述输入参考电压表示为：
9.根据权利要求8所述的循环型模数转换器，其中，通过设置所述第二电阻网络的电阻值来设置所述比例系数a。
10.根据权利要求4所述的循环型模数转换器，其中，所述量化参考电压表示为：
11.
12.根据权利要求1所述的循环型模数转换器，其中，所述至少一级转换单元包括级联的第一转换单元和第二转换单元，所述第一转换单元在所述第一次循环中将所述模拟输入信号转换成双极性的输出信号作为中间模拟信号。
...【技术特征摘要】
1.一种循环型模数转换器，包括：
2.根据权利要求1所述的循环型模数转换器，还包括：
3.根据权利要求2所述的循环型模数转换器，其中，所述共模电压转换单元包括：
4.根据权利要求2所述的循环型模数转换器，其中，所述参考电压产生模块包括：
5.根据权利要求4所述的循环型模数转换器，还包括：
6.根据权利要求5所述的循环型模数转换器，其中，所述差分运算放大器的同相输入端接收所述带隙电压，反相输入端接地，从而相对于地产生双极性的量化参考电压。
7.根据权利要求5所述的循环型模数转换器，其中，所述差分运算放大器的输出端连接有第三电阻网络以获得共模反馈信号，所述差分运算放大器还将所述带...
【专利技术属性】
技术研发人员：张林，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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