[發(fā)明專利]壓控振蕩器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸出轉(zhuǎn)二進制碼的編碼電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910255245.1
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110034761B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 李嘉琪;張鴻;殷一文
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03M7/04;H03K19/20
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本公開揭示了一種壓控振蕩器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸出轉(zhuǎn)二進制碼的編碼電路，包括：‘01’邊界檢測電路、‘10’邊界檢測電路、與門陣列和N位ROM編碼器。本公開還揭示了一種壓控振蕩器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸出轉(zhuǎn)二進制碼的編碼方法。本公開電路設計簡單，僅需三級模塊就能實現(xiàn)2^N?1位桶式移位溫度計碼到N位二進制碼的編碼，具有邏輯深度小、速度快的優(yōu)點；本公開邏輯級數(shù)、邏輯深度和關鍵路徑延時不隨N的擴展而增加，可移植性強。

技術領域

本公開屬于集成電路技術領域，具體涉及一種壓控振蕩器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸出轉(zhuǎn)二進制碼的編碼電路。

背景技術

傳統(tǒng)的基于電壓比較型的快閃式模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的量化由比較器完成，一個N位的ADC，需要2^N-1個比較器，輸出為2^N-1位的溫度計碼。這種傳統(tǒng)ADC的溫度計碼由連續(xù)的1和連續(xù)的0組成，并且1都是從固定的最低位開始，如圖1所示。將這種傳統(tǒng)溫度計轉(zhuǎn)換為二進制碼的編碼電路可以采用樹形加法器、多路選擇器(MUX)或只讀存儲器(ROM)等電路形式來實現(xiàn)。

基于環(huán)形壓控振蕩器(VCO)的ADC是目前學術研究的前沿方向，其示意性結構如圖2所示。此類ADC用環(huán)形VCO將輸入電壓轉(zhuǎn)換為多個同頻不同相的振蕩信號，再檢測每級延時單元輸出的頻率和相位，通過兩級D觸發(fā)器和一個異或門完成量化。因此，其量化器輸出的多比特數(shù)字碼是具有桶式移位特點的溫度計碼，即該數(shù)字碼由連續(xù)的1和連續(xù)的0組成，并且每次量化出來的數(shù)字碼從上一次量化的數(shù)字碼1結束位置的下一位開始是新產(chǎn)生的數(shù)字碼1。從而得到一個循環(huán)移動性質(zhì)的桶式移位溫度計碼。

圖3給出了一個7位桶式移位溫度計碼的部分可能情況，說明桶式移位溫度計碼的特性。與傳統(tǒng)ADC一致，VCO型ADC輸出的桶式移位溫度計碼也需要編碼成二進制碼，以便進行后續(xù)處理。

傳統(tǒng)快閃式ADC的溫度計編碼電路大多只適用于具有嚴格溫度計碼特征(即1是固定地從最低為開始)的輸出進行二進制編碼，對于VCO型ADC的桶式移位溫度計碼并不適用。目前已有采用華萊士樹型加法器對這類ADC的輸出進行編碼的方法，通過將所有位數(shù)字碼無差別累加起來，計算出所含1的個數(shù)，并以二進制形式輸出，實現(xiàn)編碼，如圖4所示。然而，當ADC的位數(shù)較高時，此方法使用的全加器將成指數(shù)增加，結構變得更加復雜。更重要的是，由于每個全加器包含三級門延時，這種電路的邏輯深度隨著ADC位數(shù)的增加而顯著增加，從而導致很大的電路延遲，無法應用于高速的VCO型ADC。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本公開的目的在于提供一種壓控振蕩器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸出轉(zhuǎn)二進制碼的編碼電路，能夠?qū)崿F(xiàn)從2^N-1位桶式移位溫度計碼到N位二進制碼的映射。

本公開的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種壓控振蕩器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸出轉(zhuǎn)二進制碼的編碼電路，包括：‘01’邊界檢測電路、‘10’邊界檢測電路、與門陣列和N位ROM編碼器；其中，

所述‘01’邊界檢測電路包括2^N-1個A輸入端取反的二輸入與門，用于檢測桶型移位溫度計碼中連續(xù)的‘0’變?yōu)椤?’出現(xiàn)的位置信息，并獲得第一組2^N-1位OneHot碼；

所述‘10’邊界檢測電路包括2^N-1個B輸入端取反的二輸入與門，用于檢測桶型移位溫度計碼中連續(xù)的‘1’變?yōu)椤?’出現(xiàn)的位置信息，并獲得第二組2^N-1位OneHot碼；

所述與門陣列包括2^N-1組二輸入與門，每組二輸入與門包括2^N-1個二輸入與門，用于將所述第一組2^N-1位OneHot碼和所述第二組2^N-1位OneHot碼轉(zhuǎn)換為2^N-1組地址碼；