[發明專利]一種模數轉換電路

有效

• 申請號: 201310099734.5
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103166641A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 劉洋;董華;張小龍;吳霜毅;胡紹剛;于奇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 劉世平

技術領域

本發明涉及電子電路技術，具體的說是涉及一種基于阻變器件的模數轉換電路。

背景技術

信號處理最重要的功能之一就是在模擬和數字信號之間進行轉換。隨著電子技術的迅速發展以及計算機在自動檢測和自動控制系統中的廣泛應用，利用數字系統處理模擬信號的情況變得更加普遍。數字電子計算機所處理和傳送的都是不連續的數字信號，而實際中遇到的大都是連續變化的模擬量，模擬量經傳感器轉換成為電信號的模擬量后，需經模數轉換變成數字信號才可輸入到數字系統中進行處理和控制，因而作為把模擬電量轉換成數字量輸出的接口電路-AD轉換器是現實世界中模擬信號通向數字信號的橋梁，是電子技術發展的關鍵和瓶頸所在。當前，為了適應計算機、通訊和多媒體技術的飛速發展以及高新技術領域的數字化進程不斷加快，ADC在工藝、結構、性能上都有了很大的進步，正在朝著低功耗、高速、高分辨率的方向發展。

目前，世界上有多種類型的ADC，有傳統的并行、逐次逼近型、積分型ADC，也有近年來新發展起來的流水線型ADC，多種類型的ADC各有其優缺點。低功耗、高速、高分辨率是新型ADC的發展方向，同時ADC的這一發展方向將適應現代數字電子技術的發展。

任何ADC都包括三個基本功能：抽樣、量化和編碼。抽樣過程將模擬信號在時間上離散化，使之成為抽樣信號；量化將抽樣信號的幅度離散化使之成為數字信號；編碼則將數字信號最終表示成數字系統所能接受的形式。如何實現這三個功能就決定了ADC的形式和性能。同時，ADC的分辨率越高，需要的轉換時間就越長，轉換速率就越低，故ADC的分辨率和轉換速率兩者總是相互制約的。因而在發展高分辨率ADC的同時要兼顧高速，在發展高速ADC的同時要兼顧高分辨率，在此基礎上還要考慮功耗、體積、便攜性、多功能、與計算機及通訊網絡的兼容性以及應用領域的特殊要求等問題，這樣也使得ADC的結構和分類錯綜復雜。

阻變器件（RRAM）是一種新型的二端器件，根據兩端所加電壓的不同，器件會在高阻態和低阻態之間轉變。阻變器件由高阻態轉變為低阻態的過程稱為置位（SET），由低阻態轉變為高阻態的過程稱為復位（RESET）。阻變器件可以分為單極性器件和雙極型器件，雙極型器件高低阻態的轉變與上（TE）下（BE）電極電壓的極性和大小有關，當上電極電壓V_TE和下電極電壓V_BE差值大于SET電壓時，阻變器件置位，由高阻態變為低阻態；當下電極電壓V_BE和上電極電壓V_TE差值大于RESET電壓時，阻變器件復位，由低阻態變為高阻態。單極型阻變器件的置位和復位電壓極性相同。

通常阻變器件的高阻態和低阻態電阻值相差三個以上數量級，兩種阻態的轉變時間可低至納秒量級，置位和復位電壓低。利用阻變器件的這些特點，本發明提出了一種基于雙極型阻變器件的模數轉換電路。同傳統的模數轉換器相比，本發明提出的模數轉換電路具有高速，低功耗的優點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，就是提出一種新的模數轉換電路。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種模數轉換電路，包括阻態控制電路、狀態存儲電路和參考電壓產生電路，所述狀態存儲電路分別與阻態控制電路和參考電壓產生電路連接；

所述阻態控制電路采用多個可開關的傳輸門控制方式控制傳輸到狀態存儲電路的信號，所述多個可開關的傳輸門根據控制時序分別自動導通，用以控制狀態存儲單元的復位、編程和讀取操作；

所述狀態存儲電路由阻變器件構成，能夠根據阻態控制電路傳輸的信號實現快速置位與復位；

所述參考電壓產生電路用于產生參考電壓，實現模擬信號到數字信號的轉換。

本發明總的技術方案，提出的模數轉換電路包括狀態存儲單元、阻態控制電路和參考電壓產生電路。其中狀態存儲單元是模數轉換的核心，用于將模擬電壓信號轉換為由阻變器件高低阻值表征的數字信號。阻態控制電路用來控制對狀態存儲單元的復位，編程和讀值操作。參考電壓電路用來產生參考電壓，以實現模擬信號到數字信號的轉換。

具體的，所述阻態控制電路包括時序控制電路、第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3，所述第一開關S1連接復位電壓信號和狀態存儲電路，所述第二開關S2連接編程電壓信號和狀態存儲電路，所述第三開關S3連接讀取電流信號和狀態存儲電路，所述時序控制電路用于產生控制時序控制第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3的開關。