[发明专利]一种流水线ADC中1.5位子ADC链温度计码的分级编码方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种编码方法，尤其是一种流水线ADC中1.5位子ADC链温度计码的分级编码方法。

背景技术

随着电子信息技术的迅猛发展，宽带通信、雷达和软件无线电等系统对ADC的速度和分辨率的要求也不断提高。目前，能够同时实现高采样速率和高分辨率的ADC大多采用流水线结构。流水线ADC采用多级转换结构，每一级使用低分辨率子ADC，输入信号经过逐级流水线处理，最后对各子级的结果组合编码生成高分辨率的模数转换结果。

流水线ADC中各子级的速度和分辨率决定了整个流水线ADC的性能。在高速应用场合，为了保证各子级都能达到高速转换的要求，需要尽量降低各子级的转换分辨率。而总体的高分辨率则通过级联更多的子级来实现。在各种ADC子级结构中，1.5位子级的输出有效位数仅为1位，同时允许子ADC中比较器的失调电压范围达到参考电压范围的1/4，从而极大地降低了比较器的设计要求。由于1.5位子级结构在速度、功耗等方面的优势，目前的高速、高分辨率流水线ADC都包含几级甚至十几级1.5位ADC子级。

每级1.5位子ADC中包含两个比较器，因此可产生两位温度计码，可能的码值有00、01和11。ADC子级在整个流水线ADC中的位置，决定了其输出温度计码的权重。因此，要得到整个流水线ADC输出的二进制转换结果，需要对所有子级的输出结果进行合理的编码。另外，由于流水线ADC中的各子级采用流水线方式工作，各级对同一次采样信号的转换结果存在相应的延迟，因此编码前需要将各子级的转换结果进行相应的延迟对准。

现有的流水线ADC在对各个1.5位子级的转换结果进行编码时，大多采用延时对准、子级温度计码预转换为二进制码，再移位相加的方式，如图1所示。首先根据各子ADC在流水线ADC中的位置，将其转换结果延迟一定的时钟周期，使得各级对同一次采样信号的转换结果在同一时刻输出；延迟对准后，先将每一子级的温度计码输出结果预转换为二进制码，温度计码00、01、11分别预编码为二进制码00、01、10。在各级得到二进制码后，以第1级输出的两位二进制码为基准，将第2级的二进制码右移1位，第3级的二进制码右移2位，第N级的二进制码右移N-1位；最后，对移位后的各级转换结果进行相加求和，即可得到流水线ADC最终的二进制转换结果。

对于中低速、中低分辨率的ADC来说，现有的这种编码方式是可行的。但是，在更高分辨率、更高速度的流水线ADC中，一方面，子级的级数将大大增加，转换位数提高，现有编码方式进位链的长度增大，另一方面，每周期的工作时间将大大降低。这两方面的因素，使得现有的编码方式在进行移位相加时将有可能出现由于进位链太长，进位延时超过一个周期而导致编码错误。虽然可以采用超前进位加法器来缩短进位延时，然而这将增加设计复杂度和硬件开销。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种流水线ADC中1.5位子ADC链温度计码的分级编码方法，该方法能够在不增加设计复杂度和硬件开销的前提下，解决现有编码方法在高速、高精度流水线ADC中应用时的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种流水线ADC中1.5位子ADC链温度计码的分级编码方法为：将流水线ADC链中的1.5位子ADC每相邻两级分为一组，两两分组组成多个基本编码单元，每个基本编码单元都是将其包含的两级1.5位子ADC的四位温度计码预先编码，得到多组三位二进制码，以三位二进制码为基本单元，经延时对准模块后，再按照权重将这些三位二进制码进行移位相加得到最终结果；或者将这些三位二进制码按从后向前的方式，再次进行分组预编码，最后将分组后编码得到的二进制码仍按权值大小移位相加，实现最终编码。

以上相邻两级1.5位子ADC温度计码编码为三位二进制码所采用的基本编码单元的电路结构包括两部分：两级1.5位子ADC的温度计码的延时对准电路和对准后温度计码的编码电路。

进一步，上述延时对准电路包括对第一级1.5bit子ADC温度计码的延时电路、第一级与第二级两级温度计码的对准电路；所述延时电路由两个相同的D触发器实现；所述对准电路由四个相同的D触发器构成。

进一步，上述编码电路由一个半加器和一个全加器实现。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：