[发明专利]压控振荡器型模数转换器数字输出转二进制码的编码电路

说明书

本公开揭示了一种压控振荡器型模数转换器数字输出转二进制码的编码电路，包括：‘01’边界检测电路、‘10’边界检测电路、与门阵列和N位ROM编码器。本公开还揭示了一种压控振荡器型模数转换器数字输出转二进制码的编码方法。本公开电路设计简单，仅需三级模块就能实现2^N‑1位桶式移位温度计码到N位二进制码的编码，具有逻辑深度小、速度快的优点；本公开逻辑级数、逻辑深度和关键路径延时不随N的扩展而增加，可移植性强。

技术领域

本公开属于集成电路技术领域，具体涉及一种压控振荡器型模数转换器数字输出转二进制码的编码电路。

背景技术

传统的基于电压比较型的快闪式模数转换器(ADC)的量化由比较器完成，一个N位的ADC，需要2^N-1个比较器，输出为2^N-1位的温度计码。这种传统ADC的温度计码由连续的1和连续的0组成，并且1都是从固定的最低位开始，如图1所示。将这种传统温度计转换为二进制码的编码电路可以采用树形加法器、多路选择器(MUX)或只读存储器(ROM)等电路形式来实现。

基于环形压控振荡器(VCO)的ADC是目前学术研究的前沿方向，其示意性结构如图2所示。此类ADC用环形VCO将输入电压转换为多个同频不同相的振荡信号，再检测每级延时单元输出的频率和相位，通过两级D触发器和一个异或门完成量化。因此，其量化器输出的多比特数字码是具有桶式移位特点的温度计码，即该数字码由连续的1和连续的0组成，并且每次量化出来的数字码从上一次量化的数字码1结束位置的下一位开始是新产生的数字码1。从而得到一个循环移动性质的桶式移位温度计码。

图3给出了一个7位桶式移位温度计码的部分可能情况，说明桶式移位温度计码的特性。与传统ADC一致，VCO型ADC输出的桶式移位温度计码也需要编码成二进制码，以便进行后续处理。

传统快闪式ADC的温度计编码电路大多只适用于具有严格温度计码特征(即1是固定地从最低为开始)的输出进行二进制编码，对于VCO型ADC的桶式移位温度计码并不适用。目前已有采用华莱士树型加法器对这类ADC的输出进行编码的方法，通过将所有位数字码无差别累加起来，计算出所含1的个数，并以二进制形式输出，实现编码，如图4所示。然而，当ADC的位数较高时，此方法使用的全加器将成指数增加，结构变得更加复杂。更重要的是，由于每个全加器包含三级门延时，这种电路的逻辑深度随着ADC位数的增加而显著增加，从而导致很大的电路延迟，无法应用于高速的VCO型ADC。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提供一种压控振荡器型模数转换器数字输出转二进制码的编码电路，能够实现从2^N-1位桶式移位温度计码到N位二进制码的映射。

本公开的目的是通过以下技术方案实现的：

一种压控振荡器型模数转换器数字输出转二进制码的编码电路，包括：‘01’边界检测电路、‘10’边界检测电路、与门阵列和N位ROM编码器；其中，

所述‘01’边界检测电路包括2^N-1个A输入端取反的二输入与门，用于检测桶型移位温度计码中连续的‘0’变为‘1’出现的位置信息，并获得第一组2^N-1位OneHot码；

所述‘10’边界检测电路包括2^N-1个B输入端取反的二输入与门，用于检测桶型移位温度计码中连续的‘1’变为‘0’出现的位置信息，并获得第二组2^N-1位OneHot码；

所述与门阵列包括2^N-1组二输入与门，每组二输入与门包括2^N-1个二输入与门，用于将所述第一组2^N-1位OneHot码和所述第二组2^N-1位OneHot码转换为2^N-1组地址码；