[发明专利]模数转换器及其工作方法

说明书

本发明的实施例提供了一种模数转换器(ADC)，具有：输入端，配置为接收模拟输入电压信号；第一级ADC，连接至输入端并且配置为输出对应于模拟输入电压信号的第一数字值和对应于第一数字值与模拟输入信号之间的差的模拟余差信号；第二级ADC，连接至第一级ADC，并且配置为将模拟余差信号转换为第二数字值。第一级ADC和第二级ADC中的至少一个包括第一子级，第一子级配置为将模拟信号转换为表示模拟信号的数字值的第一位数，以及第二子级，配置为将模拟信号转换为数字值的第二位数，其中，第二位数大于第一位数；控制器，连接至第一级ADC和第二级ADC，并且配置为将第一数字值和第二数字值组合为表示模拟输入电压信号的数字输出信号。本发明的实施例还提供了模数转换器的工作方法。

技术领域

本发明的实施例总体涉及电子电路领域，更具体地，涉及模数转换器及其工作方法。

背景技术

模数转换器(ADC)用于各种应用中，以便将检测到的模拟信号转换为数字信号。通常，数字输出是与输入成正比的二进制数。对连续的模拟输入信号进行周期性地采样，并且输出是离散的数字信号。将连续的模拟信号转换为数字信号需要对模拟输入进行量化，这可能引入误差。

测量ADC性能的因素包括转换带宽和动态范围(信噪比)等。ADC的带宽主要由其采样率表征，并且ADC的动态范围受诸如分辨率(在整个模拟输入值范围内输出的离散值的数量)、线性度和精度(量化级匹配真实模拟信号的程度)等因素的影响。ADC的动态范围可以用其有效位数表示。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种模数转换器ADC，包括：输入端，配置为接收模拟输入电压信号；第一级ADC，连接至所述输入端，并且配置为输出对应于所述模拟输入电压信号的第一数字值和对应于所述第一数字值与所述模拟输入信号之间的差的模拟余差信号；第二级ADC，连接至所述第一级ADC，并且配置为将所述模拟余差信号转换为第二数字值；所述第一级ADC和所述第二级ADC中的至少一个包括：第一子级，所述第一子级被配置为将模拟信号转换为表示所述模拟信号的数字值的第一位数，和第二子级，所述第二子级被配置为将所述模拟信号转换为所述数字值的第二位数，其中，所述第二位数大于所述第一位数；以及控制器，连接至所述第一级ADC和所述第二级ADC，并且所述控制器配置为将所述第一数字值和所述第二数字值组合为表示所述模拟输入电压信号的数字输出信号。

根据本发明的另一个方面，提供了一种模数转换器ADC，包括：输入端，被配置为接收模拟输入电压信号；输出端，配置为输出表示所述模拟输入电压信号的第一数字输出信号；控制器，配置为接收时钟信号，其中，所述控制器配置为响应于所述时钟信号建立第一工作阶段和第二工作阶段；第一级ADC，包括连接至所述输入端的粗略级和连接至所述输入端的精细级，所述精细级被连接以接收所述粗略级的输出；其中，所述控制器配置为：在所述第一工作阶段期间，操作所述粗略级以对所述模拟输入电压信号进行采样；在所述第一工作阶段期间，操作所述精细级以对所述模拟输入电压信号进行采样；在所述第二工作阶段期间，操作所述粗略级以将所述模拟输入电压信号转换为所述第一数字输出信号的第一位数；在所述第二工作阶段期间，操作所述精细级以将所述模拟输入电压模拟信号转换为所述第一数字输出信号的第二位数；以及将所述第一位数和所述第二位数进行组合。

根据本发明的又一个方面，提供了一种模数转换ADC方法，包括：接收模拟输入电压信号；将所述模拟输入电压信号转换为第一数字值的第一位数；至少部分地基于所述第一数字值的第一位数将所述模拟输入电压信号转换为所述第一数字值的第二位数；将所述第一位数和所述第二位数组合成所述第一数字值；基于所述第一数字值与所述模拟输入电压信号之间的差来确定模拟余差信号；将所述模拟余差信号转换为第二数字值的第三位数；至少部分地基于所述第二数字值的第三位数将所述模拟余差信号转换为所述第二数字值的第四位数；将所述第三位数和所述第四位数组合成所述第二数字值；以及将所述第一数字值和所述第二数字值组合成表示所述模拟输入电压信号的数字输出信号。

附图说明