[發明專利]模數轉換裝置及模數轉換方法

無效

• 申請號: 201310460273.X
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103501181A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 康晉鋒;劉睿;陳冰;張飛飛;劉力鋒;劉曉彥
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及半導體集成電路及其制造技術領域，特別是涉及一種模數轉換裝置及模數轉換方法。

背景技術

將模擬信號轉換為數字信號的電路稱為模數轉換器(Analog?to?Digital?Converter)，即A／D轉換器。模擬信號與數字信號之間的相互轉換具有非常重要的意義。數字信號具有結構簡單、抗干擾能力強、穩定性好、設計及測試自動化程度高、易于實現大規模集成等優點，用數字信號來處理模擬信號在信號傳輸、處理、存儲、輸出與顯示保密性等方面都具有非常明顯的優勢。隨著集成電路工藝的進步和數字集成電路技術的迅速發展，數字集成電路的性能不斷提高，規模越來越大，成本不斷降低，所以采用數字信號處理技術來處理模擬信號已變得十分普遍。

A／D轉換器一般需要采樣、保持、量化和編碼四個步驟完成。其中，采樣步驟是將隨時間連續變化的模擬信號轉換為時間離散的模擬信號，這個過程每次都需要一定時間，所以為了給后續的量化編碼過程提供一個穩定值，每次取得的信號必須通過保持步驟來保持一段時間。采樣步驟與保持步驟往往是通過采樣-保持電路同時完成的，在現有技術中，一般是利用內部的開關和采樣-保持電容，將電容在外部輸入電壓的作用下進行充放電，從而使電容上的電壓等于外部輸入的電壓，來獲得模擬信號。為將獲得的模擬信號轉換為數字信號，在A／D轉換過程中，還必須將采樣-保持電路中電容的輸出電壓，按某種近似方式歸化到相應的離散電平上，這一轉化過程稱為數值量化，也就是量化步驟。經量化步驟后的數值最后還需通過編碼過程用一個代碼表示出來，稱為編碼步驟，經編碼后得到的代碼就是A／D轉換器輸出的數字信號。量化步驟和編碼步驟在模數的轉換過程中是同時實現的。

傳統的采樣-保持電容存儲會有采樣得到的保持電壓下降的缺點，因為電容總是存在放電通路，因而在保持期，輸出電壓會下降，從而出現信號失真。雖然增大電容容量可以降低電壓下降，但會使采樣時間加長，不利于現代技術對于集成電路設計中高性能、高速度、高集成的需求。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明首先要解決的技術問題是：如何提供一種結構簡單、低成本且工作可靠的模數轉換裝置。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種模數轉換裝置，包括：

數據采樣保持單元，用于進行信號采樣，得到模擬電流信號，并對模擬電流信號進行存儲；

量化單元，用于數據采樣保持單元輸出的模擬電流信號進行量化；

編碼單元，用于對量化單元輸出的數據進行編碼，得到數字信號；其中，

所述數據采樣保持單元包括阻變存儲器。

進一步地，所述數據采樣保持單元還包括與所述阻變存儲器連接的MOS器件。

進一步地，所述阻變存儲器包括第一導電層、金屬氧化物層以及第二導電層，所述金屬氧化物層位于所述第一導電層與第二導電層之間，且第一導電層、金屬氧化物層以及第二導電層依次覆于所述MOS器件的漏端。

進一步地，所述第一導電層或第二導電層為金屬。

進一步地，所述金屬氧化物層為HfO_x、TiO_x、WO_x、NiO_x、ZrO_x和Ta_xO_x中的一種，x為正整數。

進一步地，所述第一導電層的厚度為5～100nm。

進一步地，所述金屬氧化物層的厚度為3～30nm。

進一步地，所述量化單元為電流比較器。

另一方面，本發明還提供一種模數轉換方法，包括以下步驟：

S1、在采樣頻率的控制下打開權利要求2～8中任一項所述的裝置中的MOS器件，進行數據采樣，得到模擬電流信號；

S2、利用權利要求1～8中任一項所述的裝置中的阻變存儲器進行模擬電流信號存儲；

S3、利用權利要求1～8中任一項所述的裝置中的量化單元將流過所述阻變存儲器的電流與參考電流進行比較，根據比較的結果進行模擬電流信號的量化；

S4、對量化后的數據進行編碼，得到數字信號。

進一步地，

在步驟S1之前還包括選擇工作模式的步驟；

所述工作模式包括SET模式和RESET模式。

(三)有益效果