[發明專利]高精度模數轉換器轉換速度提升電路

有效

• 申請號: 202011022536.5
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112104370B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 周德金;陳珍海;徐宏;吳振華;龔樺;黃偉
• 申請（專利權）人: 無錫英諾賽思科技有限公司;清華大學無錫應用技術研究院
• 主分類號: H03M1/34
• 分類號: H03M1/34
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

1.高精度模數轉換器轉換速度提升電路，其特征是，包括：信號輸入電路（U1）、高精度ADC內核（U3）、采樣開關（U4）、保持電路（U5）、比較器（U6）、FIFO電路（U7）、數據求和電路（U8）以及數字校準電路（U9），其中，采樣開關（U4）、保持電路（U5）、比較器（U6）和FIFO電路（U7）構成模擬信號跟蹤量化電路（U2）；

上述電路的連接關系如下：外部待測信號首先經信號輸入電路（U1）轉換成標準電壓信號V_in，信號輸入電路（U1）輸出的輸入模擬電壓信號V_in被同時輸入到高精度ADC內核（U3）和采樣開關（U4）的模擬信號輸入端，采樣開關（U4）的第一模擬信號輸出端在CK1時鐘控制下連接到比較器（U6）的正輸入端，采樣開關（U4）的第二模擬信號輸出端在CK2時鐘控制下連接到保持電路（U5）的信號輸入端，保持電路（U5）的模擬信號輸出端在CK1時鐘控制下連接到比較器（U6）的負輸入端，比較器（U6）的量化輸出端連接到FIFO電路（U7）的數據輸入端，FIFO電路（U7）的數據輸出端連接到數據求和電路（U8）的第一數據輸入端，高精度ADC內核（U3）的數據輸出端連接到數據求和電路（U8）的第二數據輸入端，數據求和電路（U8）的輸出數據輸入到數字校準電路（U9）經誤差校準得到整體模數轉換器的最終數字量化輸出碼；所述數字校準電路（U9）輸出的校準模擬電壓信號Vcal連接到采樣開關（U4）的模擬信號輸入端；

所述高精度ADC內核（U3）的采樣時鐘為Ck_ad，采樣開關（U4）、保持電路（U5）、比較器（U6）、FIFO電路（U7）、數據求和電路（U8）以及數字校準電路（U9）的控制時鐘為Ck_trac；時鐘Ck_trac的頻率是Ck_ad的M倍，M為任意自然數。

2. 根據權利要求1所述的高精度模數轉換器轉換速度提升電路，其特征是，所述高精度ADC內核（U3）在輸出第K個數字碼D(K)和第K+1個數字碼之間的時間內，所述模擬信號跟蹤量化電路（U2）在時鐘Ck_trac控制下產生M個跟隨輸入模擬信號相對變化的量化碼d(n+1)~d(n+M)，經數據求和電路（U8）分別和D(K) 求和運算，得到M個精確復印輸入模擬信號變化的量化數字碼；K為自然數，n為大于2的自然數。

3.根據權利要求1所述的高精度模數轉換器轉換速度提升電路，其特征是，所述模擬信號跟蹤量化電路（U2）的工作由3相不交疊時鐘控制：Ck0相，所述采樣開關（U4）進行電壓采樣，假設此時該開關為第n次采樣，則采樣得到電壓V_in(n)；Ck1相，所述比較器（U6）將對高性能開關采樣得到電壓V_in(n)與保持電路（U5）前個時鐘周期保持的電壓V_in(n-1)進行比較，比較器（U6）輸出為1，表示V_in電壓在升高，比較器（U6）輸出為0則相反；Ck2相，V_in(n)將進入保持電路（U5）進行保持，同時比較器（U6）輸出將進入FIFO電路（U7），進行狀態保存。

4.根據權利要求1所述的高精度模數轉換器轉換速度提升電路，其特征是，所述保持電路（U5）的工作受2相不交疊時鐘控制，并且其控制時鐘必須比采樣開關（U4）的控制時鐘延遲一個Ck_trac周期。

5. 根據權利要求1所述的高精度模數轉換器轉換速度提升電路，其特征是，所述數字校準電路（U9）包括：校準信號產生電路（91）、誤差估計電路（92）、誤差糾正電路（93）和控制電路（94）；數據求和電路（U8）的輸出端連接誤差估計電路（92）和誤差糾正電路（93）的輸入端；控制電路（94）的輸出端分別連接到校準信號產生電路（91）和誤差估計電路（92）；校準信號產生電路（91）根據控制電路（94）的控制信號分別產生校準模擬電壓信號Vcal和對應的校準數字信號Dcal，校準模擬電壓信號Vcal連接到所述采樣開關（U4）的模擬信號輸入端，校準數字信號Dcal連接到誤差估計電路（92）的校準信號輸入端和誤差糾正電路（93）的校準信號輸入端；誤差估計電路（92）根據控制電路（94）的控制信號、數據求和電路（U8）的輸出數據Dres和校準數字信號Dcal產生校正參數，并輸出給誤差糾正電路（93）；誤差糾正電路（93）根據所述校準數字信號Dcal、校正參數以及數據求和電路（U8）的輸出數據Dres進行校準計算，得到最終的數字量化輸出碼 Dout。