[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 to Digital 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。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。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。其中，采样步骤是将随时间连续变化的模拟信号转换为时间离散的模拟信号，这个过程每次都需要一定时间，所以为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，每次取得的信号必须通过保持步骤来保持一段时间。采样步骤与保持步骤往往是通过采样-保持电路同时完成的，在现有技术中，一般是利用内部的开关和采样-保持电容，将电容在外部输入电压的作用下进行充放电，从而使电容上的电压等于外部输入的电压，来获得模拟信号。为将获得的模拟信号转换为数字信号，在A／D转换过程中，还必须将采样-保持电路中电容的输出电压，按某种近似方式归化到相应的离散电平上，这一转化过程称为数值量化，也就是量化步骤。经量化步骤后的数值最后还需通过编码过程用一个代码表示出来，称为编码步骤，经编码后得到的代码就是A／D转换器输出的数字信号。量化步骤和编码步骤在模数的转换过程中是同时实现的。

传统的采样-保持电容存储会有采样得到的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，输出电压会下降，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，不利于现代技术对于集成电路设计中高性能、高速度、高集成的需求。

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，用于进行信号采样，得到模拟电流信号，并对模拟电流信号进行存储；

量化单元，用于数据采样保持单元输出的模拟电流信号进行量化；

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，

所述数据采样保持单元包括阻变存储器。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，所述第一导电层或第二导电层为金属。

进一步地，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。

进一步地，所述第一导电层的厚度为5～100nm。

进一步地，所述金属氧化物层的厚度为3～30nm。

进一步地，所述量化单元为电流比较器。

另一方面，本发明还提供一种模数转换方法，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，得到模拟电流信号；

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流信号存储；

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流信号的量化；

S4、对量化后的数据进行编码，得到数字信号。

进一步地，

在步骤S1之前还包括选择工作模式的步骤；

所述工作模式包括SET模式和RESET模式。

(三)有益效果