[發明專利]一種用于電壓比較型高速模數轉換器的溫度計碼解碼電路

有效

• 申請號: 202010466221.3
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111649832B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 王春娥;周磊;白雪飛
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: G01K1/00
• 分類號: G01K1/00;H03K19/0185
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發明公開了一種用于電壓比較型高速模數轉換器的溫度計碼解碼電路，主要包括氣泡消除電路和基于只讀存儲器ROM結構的位置碼解碼電路。電壓比較網絡的寄存器組輸出n位溫度計碼Q[n?1…0]；溫度計碼解碼電路的氣泡消除電路的輸入為n位溫度計碼Q[n?1…0]，輸出為n位的T[n?1…0]；溫度計解碼電路的位置碼解碼電路的輸入為n位的T[n?1…0]，輸出為k位采樣值S[k?1…0]。

技術領域

本發明涉及一種用于電壓比較型高速模數轉換器的溫度計碼解碼電路，屬于溫度計碼解碼器電路領域。

背景技術

電壓比較型高速模數轉換器由電壓比較網絡和溫度計碼解碼電路構成，其中，溫度計碼解碼電路包含氣泡消除電路和位置碼解碼電路。在只有一級輸出寄存器組的電壓比較型高速模數轉換器中，理論上，待轉換信號V_in輸入電壓比較網絡后輸出形如“11110000”或“00001111”的溫度計碼Q[n-1..0]；溫度計碼Q經氣泡消除電路后輸出形如“00010000”或“00001000”的One-Shot碼T[n-1..0]；One-Shot碼T經位置碼解碼器處理后可以輸出如“100”或“011”的二進制位置碼D[k-1..0]。實際上，隨著采樣頻率的提高，V_in距離電壓比較型模數轉換器的輸出寄存器組工作時鐘clk的有效時鐘邊沿之間的間隔會越來越小。當時間間隔小到違反電壓比較型模數轉換器輸出觸發器組的建立時間和保持時間時序約束后，電壓比較型模數轉換器的輸出觸發器組中有部分觸發器會因為處于亞穩態而輸出錯誤的采樣數據。例如，理論輸出“011”，實際輸出了“101”；理論輸出“100”，實際輸出“110”。

在流水線式電壓比較型高速模數轉換器中存在兩級寄存器組，除了輸出寄存器組外，在電壓比較網絡輸出增加了一級寄存器組。此時的亞穩態現象會出現在電壓比較器網絡的輸出寄存器組的輸出Q[n-1..0]中。例如，Q[n-1..0]理論應輸出“11110000”，實際輸出了“11101000”或“11001000”，甚至“11010100”等；理論輸出“00001111”，實際輸出“00010111”等。其中影響連續“1”或連續“0”組合的“1001”、“10101”和“101”稱為寄存器亞穩態造成的輸出氣泡現象。另外，處于電壓比較器網絡輸出寄存器組和模數轉換器輸出寄存器組之間的溫度計碼解碼電路的最大延時t_tm決定了電壓比較型模數轉換器的最大工作頻率f_{clk_max}：

所以，尋找結構分布均勻、延時路徑短的氣泡消除電路和位置碼解碼電路實現方法是降低溫度計碼解碼電路最大延時的關鍵，亦是提升電壓比較型模數轉換器最大工作頻率的關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于電壓比較型高速模數轉換器的溫度計碼解碼電路。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種用于電壓比較型高速模數轉換器的溫度計碼解碼電路，所述電壓比較型高速模數轉換器包括電壓比較網絡。該溫度計碼解碼電路包括氣泡消除電路和位置碼解碼電路，其中，電壓比較網絡的寄存器組輸出n位溫度計碼Q[n-1..0]；氣泡消除電路的輸入為n位溫度計碼Q[n-1..0]，輸出為n位的T[n-1..0]；位置碼解碼電路的輸入為n位的T[n-1..0]，輸出為k位采樣值S[k-1..0]，2^k-1≤n≤2^k；

氣泡消除電路的輸入和輸出之間關系滿足：

位置碼解碼電路的輸入和輸出之間關系滿足：

S[k-1..0]＝Bin[x]，x＝max{i|_T[i]＝1}，0≤i＜n；