模數轉換器及模數轉換方法技術

本發明專利技術提供一種模數轉換器及模數轉換方法。該模數轉換器包括：最高有效位元(MSB)轉換模塊，用于接收待轉換的模擬信號，并將所述待轉換的模擬信號轉換成M位MSB和獲得一個冗余信號；連續接近式寄存器型模數轉換器(SAR?ADC)轉換模塊，與MSB轉換模塊耦接，用于接收冗余信號，并對冗余信號進行處理生成N位最低有效位元(LSB)；以及運算模塊，分別與MSB轉換模塊和SAR?ADC轉換模塊耦接，用于接收并根據M位MSB和N位最低有效位元，生成M+N位數字信號，其中M和N均為正數且滿足M+N為正整數。根據本發明專利技術的模數轉換器及模數轉換方法，實現了在保障高精度模數轉換的同時，大幅降低了模數轉換器的體積和生產成本。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術有關信號處理裝置及方法，更具體地有關一種模數轉換器及模數轉換方法。
技術介紹
近年來，隨著數字信號處理技術的快速發展，濾波、變頻、調制/解調等信息處理任務均已進入數字領域。為了使用強大的數字信號處理技術來對真實世界中的模擬信號進行處理，用于在模擬信號和數字信號之間起橋梁作用的模數轉換器例如在電視、移動裝置和其他消費電子產品中，均得到了極為廣泛的應用。連續接近式寄存器型模數轉換器(SuccessiveApproximation Register Analog to Digital Converter, SAR ADC)是中等至高等分辨率應用的常用模數轉換結構,其使用 一系列階段將模擬電壓轉換成數字比特，其中每個階段將一個模擬電壓和一個參考電壓進行比較，以產生一個數字比特。現有技術中的SAR ADC通常包括三部分SAR邏輯電路、電容式數模轉換器(Capacitor Digital to Analog Converter, CDAC)以及比較器。其中，CDAC中通過采用大量的電容來提高匹配精度。例如，在一個10位的SARADC中，CDAC中需使用21(1，即1024個電容。因此，精度較高的SAR ADC所占用的體積過大且成本較高。
技術實現思路
為了解決現有技術中的缺陷，本專利技術提供了一種模數轉換器及模數轉換方法。在一實施例中，提供一種模數轉換器，其包括最高有效位元轉換模塊，用于接收待轉換的模擬信號，并將所述待轉換的模擬信號轉換成M位最高有效位元和獲得一個冗余信號；連續接近式寄存器型模數轉換器轉換模塊，與所述最高有效位元轉換模塊耦接，用于接收所述冗余信號，并對所述冗余信號進行處理生成N位最低有效位元；以及運算模塊，分別與所述最高有效位元轉換模塊和所述連續接近式寄存器型模數轉換器轉換模塊耦接，用于接收并根據所述M位最高有效位元和所述N位最低有效位元，生成M+N位數字信號,其中M和N均為正數且滿足M+N為正整數。一種模數轉換器，其包括最高有效位元轉換模塊，用于接收待轉換的模擬信號，并將所述待轉換的模擬信號轉換成M位最高有效位元和獲得一個冗余信號；連續接近式寄存器型模數轉換器轉換模塊，與所述最高有效位元轉換模塊連接耦接，用于接收所述冗余信號，并對所述冗余信號進行處理生成N位最低有效位元；以及運算模塊，分別與所述最高有效位元轉換模塊和所述連續接近式寄存器型模數轉換器轉換模塊連接耦接，用于接收并根據所述M位最高有效位元和所述N位最低有效位元，生成M+N位數字信號，其中M和N均為正數且滿足M+N為正整數。另外，提供一種模數轉換方法，其包括接收待轉換的模擬信號，將所述待轉換的模擬信號轉換成M位最高有效位元和獲得一個冗余信號；接收所述冗余信號，對所述冗余信號進行處理生成N位最低有效位元；以及接收并根據所述M位最高有效位元和所述N位最低有效位元，生成M+N位數字信號，其中M和N均為正數且滿足M+N為正整數。上述模數轉換器及模數轉換方法，通過將待轉換的模擬信號分為兩個過程處理，例如先產生M個最高有效位元再生成N個最低有效位元，對于一個M+N位的模數轉換器來說，所需使用的電容數量可由2M+N個降低至2Nf，從而在保障高精度模數轉換的同時，大幅降低了模數轉換器的體積和生產成本。附圖說明圖I為本專利技術模數轉換器在一實施例中的結構示意圖。圖2為圖I的模數轉換器的最高有效位元轉換模塊在一實施例中的結構示意圖。圖3為圖I的模數轉換器的最高有效位元轉換模塊在另一實施例的結構示意圖。圖4為圖I的模數轉換器的最高有效位元轉換模塊在又一實施例的結構示意圖。 圖5為本專利技術模數轉換方法的流程圖。具體實施例方式以下描述為實施本專利技術的較佳預期模式。此描述是用于說明本專利技術原理的目的，并非作為本專利技術的限制。請參照圖I與圖2，其均為本專利技術模數轉換器100在一實施例的結構示意圖。該模數轉換器100包括最高有效位元(Most Significant Bit, MSB)轉換模塊11、一連續接近式寄存器型模數轉換器(SAR ADC)轉換模塊12、以及一運算模塊13。所述MSB轉換模塊11用于接收待轉換的模擬信號，并對所述待轉換的模擬信號進行轉換處理，生成M位最高有效位元MSB和獲得一個冗余信號。本實施方式中，所述冗余信號為一冗余模擬電壓Vo。所述MSB轉換模塊11包括一個子模數轉換器(SUB ADC) 111以及一個乘法數模轉換器(Multiply Digital to Analog Converter, MDAC) 113,該 SUB ADC111用于生成M位數字信號，該MDAC 113與所述SUB ADC 111耦接。本實施方式中，該SUBADClll 為 SAR ADC0所述SAR ADC轉換模塊12與所述MSB轉換模塊11耦接，用于接收所述冗余信號，并對所述冗余信號進行處理生成N位最低有效位元(Least Significant Bit, LSB)。所述運算模塊13分別與所述MSB轉換模塊11和所述SAR ADC轉換模塊12耦接，用于接收并根據所述M位MSB和所述N位LSB，生成M+N位數字信號,其中M和N均為正數且滿足M+N為正整數。使用該模數轉換器100時，向SUB ADC 111輸入模擬電壓VIN，由SUBADC 111根據預置的參考電壓，例如為 3/16Vref、5/16Vref、7/16Vref、9/16Vref、ll/16Vref 和13/16Vref，對模擬電壓VIN進行處理，并將處理結果發送至解碼器21進行解碼處理，以生成3位數字信號，且該3位數字信號中例如包含I位用于校準，則此時生成2. 5位MSB ;由解碼器21將解碼后獲得的2. 5位MSB發送至運算模塊(圖2中未示)和MDAC 113，以使MDAC 23結合該2. 5位MSB和模擬電壓VIN生成冗余模擬電壓Vo。該SAR ADC轉換模塊12包括電容式數模轉換器(CDAC) 121、比較器123以及SAR邏輯電路125，該CDAC 121耦接該SAR邏輯電路125，該比較器123分別耦接該CDAC 121以及該SAR邏輯電路125。所述SAR邏輯電路125用于根據一控制信號控制該CDAC 121進行運算，所述CDAC 121用于根據一參考電壓與該冗余信號(冗余模擬電壓Vo)進行減法運算，所述比較器123用于比較一參考信號以及從CDAC 121輸出的運算結果，并判斷該運算結果是否處于該參考信號限定的范圍內，然后將判斷結果輸出至所述SAR邏輯電路125并轉換為所述N位LSB。本實施方式中，所述CDAC 121采用的電容數量為2N，其中，N即為LSB的位數。該運算模塊13為加法器。所述SAR邏輯電路125的輸出與所述運算模塊13耦接，用于將所述N位LSB輸出至所述運算模塊13。在利用上述模數轉換器100進行模數轉換時，模擬電壓信號VIN輸入MSB轉換模塊11中的SUB ADC 111，由SUB ADC 111對模擬電壓VIN進行粗模數轉換處理，生成M位數字信號。MSB轉換模塊11中的MDACl 13產生一個對應于量化的M位數字電壓的模擬電平，并從輸入的模擬電壓VIN中扣除此模擬電平，以生成冗余模擬電壓。MSB轉換模塊11將M位數字信號發送至運算模塊13，并將冗余模擬電壓發送至SAR ADC本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種模數轉換器，其特征在于，包括：最高有效位元轉換模塊，用于接收待轉換的模擬信號，并將所述待轉換的模擬信號轉換成M位最高有效位元和獲得一個冗余信號；連續接近式寄存器型模數轉換器轉換模塊，與所述最高有效位元轉換模塊耦接，用于接收所述冗余信號，并對所述冗余信號進行處理生成N位最低有效位元；以及運算模塊，分別與所述最高有效位元轉換模塊和所述連續接近式寄存器型模數轉換器轉換模塊耦接，用于接收并根據所述M位最高有效位元和所述N位最低有效位元，生成M+N位數字信號，其中M和N均為正數且滿足M+N為正整數。

【技術特征摘要】
2011.07.29 US 61/513,1441.一種模數轉換器,其特征在于,包括 最高有效位元轉換模塊，用于接收待轉換的模擬信號，并將所述待轉換的模擬信號轉換成M位最高有效位元和獲得一個冗余信號； 連續接近式寄存器型模數轉換器轉換模塊，與所述最高有效位元轉換模塊耦接，用于接收所述冗余信號，并對所述冗余信號進行處理生成N位最低有效位元；以及 運算模塊，分別與所述最高有效位元轉換模塊和所述連續接近式寄存器型模數轉換器轉換模塊耦接，用于接收并根據所述M位最高有效位元和所述N位最低有效位元，生成M+N位數字信號，其中M和N均為正數且滿足M+N為正整數。2.根據權利要求I所述的模數轉換器，其特征在于，所述最高有效位元轉換模塊包括用于生成至少兩位數字信號的子模數轉換器和與所述子模數轉換器耦接的乘法數模轉換器，所述乘法數模轉換器用于根據子模數轉換器的輸出信號將所述冗余信號轉換為模擬信號。3.根據權利要求2所述的模數轉換器，其特征在于，所述子模數轉換器為連續接近式寄存器型模數轉換器、閃存模數轉換器或分級型模數轉換器。4.根據權利要求I所述的模數轉換器，其特征在于，所述最高有效位元轉換模塊包括至少一級流水線型模數轉換器，其中各級流水線型模數轉換器包括用于生成至少一位數字信號的子模數轉換器和與所述子模數轉換器耦接的乘法數模轉換器，所述乘法數模轉換器用于根據子模數轉換器的輸出信號將所述冗余信號轉換為模擬信號。5.根據權利要求2至4項任一項所述的模數轉換器，其特征在于，所述連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉穎異，周煜凱，蘭坤，
申請(專利權)人：聯發科技新加坡私人有限公司，
類型：發明
國別省市：