[发明专利]一种基于数据融合结构的轨到轨ADC集成电路

说明书

本发明公开了一种基于数据融合结构的轨到轨ADC集成电路，包括模拟前端、ADC、数据融合处理模块，以及可选的模拟开关、模拟缓冲器等模块。基于多路电压平移技术的模拟前端信号处理及相应数据融合算法，解决了传统ADC轨到轨采集方案中阻抗匹配与满摆幅误差两者难以兼顾的应用瓶颈。本发明适用于宽电压摆幅信号输入及高输入阻抗需求数据采集场景，可应对多类型多通道数据采集需求，提供小尺寸、低功耗、高可靠性的解决方案。

技术领域

本发明属于ADC技术领域，具体涉及一种基于数据融合结构的轨到轨ADC集成电路。

背景技术

多通道ADC配合多类型传感器的架构广泛应用于多种物联网场景下，各类型传感器所监测的信号在输入摆幅，输入共模基准、传感器输出阻抗以及变化频率上存在较大差异，因此通用型多通道ADC需兼顾各类输入信号的电气规格并对其实现高精度处理与量化。对于满摆幅输入信号幅度及宽范围输出阻抗的传感器应用场景，传统的以电阻式PGA模块作为模拟前端信号处理部分的ADC因输入阻抗较低，将带来阻抗不匹配的问题，由此造成前级信号的精度损失。故传统架构的ADC将严重限制与其搭配的传感器类型和数目，造成应用瓶颈。

上述问题往往通过增加(片内或片外)模拟缓冲器(例如运算放大器)来实现传感器和ADC的阻抗隔离从而加以解决，但作为前级处理模块，其噪声性能要求非常苛刻，因此增加模拟缓冲器的做法将带来巨大的功耗开销；同时，模拟缓冲器正常工作时需要搭配正负电源电压，当通道数量较多时，大量的模拟缓冲器和正负电源电压无论在面积还是功耗方面都将带来极大代价。因此，通过较低功耗与面积开销的方法来解决传感器输出阻抗与多通道ADC输入阻抗的匹配问题，是多通道ADC在物联网应用中更进一步的关键环节。

发明内容

针对以上问题描述，本发明提出了一种基于数据融合结构的轨到轨ADC集成电路，采用基于多路电压平移技术的模拟前端信号处理、并行量化及统一融合的ADC技术方案。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种基于数据融合结构的轨到轨ADC集成电路，包括模拟前端、ADC、数据融合处理模块；

所述模拟前端接收待采集模拟信号V_IN，经升压平移模块升压后输出，经降压平移模块降压后输出；

ADC分别采集升压平移模块和降压平移模块的输出电压，进行模数转换后发送给数据融合处理模块；

数据融合处理模块根据升压平移模块和降压平移模块的输出电压量化值分别进行计算和存储，进行数据融合后获得输入电压最终量化值。

优选的，升压平移模块将待采集模拟信号V_IN升压后分别输出X种电压V_IN+V_SP1…V_IN+V_SPX，5≥X≥1；降压平移模块将待采集模拟信号V_IN降压后分别输出M种电压V_IN-V_SN1…V_IN-V_SNM，M为自然数，5≥M≥1；ADC分别采集X种电压V_IN+V_SP1…V_IN+V_SPX和M种电压V_IN-V_SN1…V_IN-V_SNM，进行模数转换后发送给数据融合处理模块。

优选的，数据融合处理模块包括运算单元：运算单元接收ADC输出的X+M种平移电压量化值，将X种升压后的电压量化值分别减去存储的各自的升压平移值，获得模拟信号V_IN对应的第一组量化值V_INP1…V_INPX；将M种降压后的电压量化值分别减去存储的各自的降压平移值，获得模拟信号V_IN对应的第二组量化值V_INN1…V_INNM。