[发明专利]模数转换装置及模数转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路及其制造技术领域，特别是涉及一种模数转换装置及模数转换方法。

背景技术

将模拟信号转换为数字信号的电路称为模数转换器（Analog toDigital Converter）,即A/D转换器。模拟信号与数字信号之间的相互转换具有非常重要的意义。首先，数字信号具有结构简单、抗干扰能力强、稳定性好、设计及测试自动化程度高、易于实现大规模集成等优点，用数字信号来处理模拟信号在信号传输、处理、存储、输出与显示保密性等方面都具有非常明显的优势。其次，随着集成电路工艺的进步和数字集成电路技术的迅速发展，数字集成电路的性能不断提高，规模越来越大，成本不断降低，所以采用数字信号处理技术来处理模拟信号已变得十分普遍。

A/D转换器一般需要采样、保持、量化和编码四个步骤完成。通常将前两步由采样-保持电路完成，后两步在转换过程中同时实现。传统的采样-保持电路中包含有采样开关和保持电容，但通过保持电容存储采样信号会有保持电压下降的缺点。因为电容总是存在放电通路，因而在保持期，使输出电压下降，从而出现信号失真，虽然增大电容容量可以降低电压下降，但会使采样时间加长。另外，在集成电路设计中，电容的设计与实现面临一些本征的困难：对于一般的小电容采用的是将MOS管的源漏相连来实现，这样一个电容的体积就是一个开关的体积。目前虽然有很多降低电容体积的设计，但是这些方法通常还是消耗集成电路中相当的体积。出于对高性能、高速度、高集成的需求，需要开发新型的A/D转换器，使其采样保持电路具有结构简单、高速、低操作电压和电流、工艺兼容、低成本等优点。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明首先要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单、低成本且工作可靠的模数转换装置。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种模数转换装置，包括：

数据采样保持单元，用于进行数据采样，得到模拟电压信号，并对模拟电压信号进行存储；

量化单元，用于数据采样保持单元输出的模拟电压信号进行量化；

编码单元，用于对量化单元输出的数据进行编码，得到数字信号；其中，

所述数据保持单元包括阻变存储器。

优选地，所述数据采样保持单元还包括与所述阻变存储器连接的MOS器件。

优选地，所述阻变存储器包括第一导电层、金属氧化物层以及第二导电层，所述金属氧化物层位于所述第一导电层与第二导电层之间，且第一导电层、金属氧化物层以及第二导电层依次覆于所述MOS器件的漏端。

优选地，所述第一导电层或第二导电层为金属。

优选地，所述金属氧化物层为HfO_x、TiO_x、WO_x、NiO_x、ZrO_x和Ta_xO_x中的一种，x为正整数。

优选地，所述第一导电层的厚度为5~100nm。

优选地，所述金属氧化物层的厚度为3~30nm。

优选地，所述量化单元为电流比较器。

本发明还提供了一种模数转换方法，包括以下步骤：

S1、在采样频率的控制下打开权利要求2~8中任一项所述的装置中的MOS器件，进行数据采样，得到模拟电压信号；

S2、利用权利要求1~8中任一项所述的装置中的阻变存储器进行模拟电压信号存储；

S3、利用权利要求1~8中任一项所述的装置中的量化单元将流过所述阻变存储器的电流与参考电流进行比较，根据比较的结果进行模拟电压信号的量化；

S4、对量化后的数据进行编码，得到数字信号。

优选地，在步骤S1之前还包括选择工作模式的步骤。

优选地，所述工作模式包括SET模式和RESET模式。

（三）有益效果

上述技术方案具有如下优点：本发明利用阻变存储器实现模数转换过程中的数据存储（或称为保持），实验表明，数据保持时间可以长达10年，因此能够保证数据的可靠性，从而也保证了模数转换装置的工作可靠性。另外，本发明的装置结构简单、成本低。

附图说明

图1为RRAM器件处于高阻时，电阻随外加正向脉冲高度的变化结果；

图2为RRAM器件处于低阻时，电阻随外加负向脉冲高度的变化结果；

图3示出了本发明装置的数据采样保持单元；

图4为本发明的方法流程图；