本發(fā)明屬于電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是涉及一種兩級(jí)多位量化器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

與nyquistadc(奈奎斯特模數(shù)轉(zhuǎn)換器)相比，sigma-deltaadc(∑-δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器)在精度上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。例如，nyquistadc中，精度最高的saradc(逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器)僅能達(dá)到18位分辨率。但是，sigmadeltaadc通過(guò)過(guò)采樣、噪聲整形和低通濾波器濾波，能夠輕易達(dá)到18位以上的分辨率。因此，sigmadeltaadc在音頻、微流控芯片等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。

在sigmadeltaadc設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)換的方式有三種：1)提高調(diào)制器的階數(shù)；2)提高量化器的位數(shù)；3)增大過(guò)采樣率。然而，一味提升這三方面的指標(biāo)，也會(huì)帶來(lái)相應(yīng)的后果：a)當(dāng)調(diào)制器的階數(shù)大于3時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性問(wèn)題，一般需要通過(guò)降低積分器的增益系數(shù)來(lái)維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。b)增大量化器位數(shù)，會(huì)使a/d轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)變得更加復(fù)雜，而且多位量化器會(huì)因?yàn)楣に囋虍a(chǎn)生非線性問(wèn)題，這又需要額外的電路進(jìn)行調(diào)節(jié)。c)過(guò)采樣率過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致總的時(shí)鐘頻率過(guò)高；而且在信號(hào)帶寬一定的情況下，增大過(guò)采樣率，會(huì)使采樣頻率增加，從而使系統(tǒng)的功耗增加。由于上述三種實(shí)現(xiàn)高精度的方式均存在缺點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)人員在權(quán)衡利弊的情況下，一般通過(guò)增加量化器的位數(shù)實(shí)現(xiàn)高精度。因?yàn)檫@種方式可以避免通過(guò)提高調(diào)制器階數(shù)實(shí)現(xiàn)所導(dǎo)致的系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題，也可以降低因?yàn)檫^(guò)采樣率過(guò)高導(dǎo)致的總的時(shí)鐘頻率過(guò)高的問(wèn)題。

現(xiàn)有的提高量化器位數(shù)的設(shè)計(jì)一般采用如圖1所示的電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)實(shí)現(xiàn)n位量化精度時(shí)，圖1所示的量化器采用的電阻和比較器的數(shù)量均為2ⁿ，通過(guò)2ⁿ個(gè)電阻將電源電壓vdd到電源負(fù)極vss的電壓分成2ⁿ等份，然后將輸入電壓vin與每個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，如果輸入電壓vin小于該節(jié)點(diǎn)電壓，比較器輸出0，如果輸入電壓vin大于該節(jié)點(diǎn)電壓，比較器輸出1，因此，在2ⁿ個(gè)比較器的輸出端得到2ⁿ位溫度計(jì)碼，然后再通過(guò)后續(xù)電路將溫度計(jì)碼編碼成二進(jìn)制碼，即可得到輸入信號(hào)所對(duì)應(yīng)的數(shù)字編碼。

正如前面所提及，n位量化器需要2ⁿ個(gè)比較器，即量化器位數(shù)越多，比較器的數(shù)量將會(huì)呈指數(shù)形式增加，這不僅會(huì)造成量化器的面積和功耗的指數(shù)增加，而且量化器位數(shù)過(guò)多會(huì)產(chǎn)生非線性問(wèn)題，需要在后續(xù)電路，即sigmadelta調(diào)制器反饋回路中增加額外的dem(動(dòng)態(tài)元素平均)電路，使得電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度急劇提升。

鑒于此，有必要設(shè)計(jì)一種新的兩級(jí)多位量化器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器用以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種兩級(jí)多位量化器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于解決現(xiàn)有量化器在實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)，存在量化器面積和功耗呈指數(shù)增加的問(wèn)題，及為解決量化器位數(shù)過(guò)多產(chǎn)生非線性的問(wèn)題，需在后續(xù)電路中增加dem電路，導(dǎo)致電路復(fù)雜度提升的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種兩級(jí)多位量化器，所述兩級(jí)多位量化器包括：

第一級(jí)量化電路，其一端與電源電壓vdd連接，另一端與電源負(fù)極vss連接，用于對(duì)所述電源電壓vdd進(jìn)行分壓，形成多個(gè)第一級(jí)參考電壓，并將輸入電壓vin依次分別與多個(gè)第一級(jí)參考電壓進(jìn)行比較，形成多個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果，再對(duì)多個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果及電源電壓vdd依次進(jìn)行相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的異或運(yùn)算，形成多個(gè)運(yùn)算結(jié)果，并根據(jù)多個(gè)運(yùn)算結(jié)果，輸出2個(gè)相鄰的第一級(jí)參考電壓；

第二級(jí)量化電路，所述第二級(jí)量化電路與所述第一級(jí)量化電路連接，所述第一級(jí)量化電路輸出的2個(gè)相鄰的第一級(jí)參考電壓在所述第二級(jí)量化電路兩端形成一第二級(jí)分壓值，所述第二級(jí)量化電路用于對(duì)所述第二級(jí)分壓值進(jìn)行分壓，形成多個(gè)第二級(jí)參考電壓，并將輸入電壓vin依次分別與多個(gè)第二級(jí)參考電壓進(jìn)行比較，形成多個(gè)第二級(jí)比較結(jié)果，再將所述多個(gè)第二級(jí)比較結(jié)果與所述第一級(jí)量化電路形成的多個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果進(jìn)行合并，得到最終的量化結(jié)果。

優(yōu)選地，所述第一級(jí)量化電路包括：

第一級(jí)電阻串分壓電路，包括n個(gè)串聯(lián)的電阻，其一端接電源電壓vdd，另一端接電源負(fù)極vss，用于對(duì)所述電源電壓vdd進(jìn)行分壓，形成n個(gè)第一級(jí)參考電壓v1至vn并輸出，其中，n大于1；

第一級(jí)比較器電路，與所述第一級(jí)電阻串分壓電路連接，用于將輸入電壓vin分別與n個(gè)第一級(jí)參考電壓v1至vn進(jìn)行比較，并輸出n個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y1至yn；

異或門(mén)電路，與所述第一級(jí)比較器電路連接，用于對(duì)n個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y1至yn及電源電壓vdd依次進(jìn)行相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的異或運(yùn)算，并輸出n個(gè)運(yùn)算結(jié)果k1至kn；

開(kāi)關(guān)電路，分別與所述第一級(jí)電阻串分壓電路及異或門(mén)電路連接，用于根據(jù)所述異或門(mén)電路輸出的n個(gè)運(yùn)算結(jié)果k1至kn，分別控制所述開(kāi)關(guān)電路中各開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合，并根據(jù)所述開(kāi)關(guān)電路中各開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合狀態(tài)，輸出2個(gè)相鄰的第一級(jí)參考電壓。

優(yōu)選地，所述第二級(jí)量化電路包括：

第二級(jí)電阻串分壓電路，包括m個(gè)串聯(lián)的電阻，其兩端分別與所述開(kāi)關(guān)電路連接，所述開(kāi)關(guān)電路輸出的2個(gè)相鄰的第一級(jí)參考電壓在所述第二級(jí)電阻串分壓電路兩端形成一第二級(jí)分壓值，所述第二級(jí)電阻串分壓電路用于對(duì)所述第二級(jí)分壓值進(jìn)行分壓，形成m個(gè)第二級(jí)參考電壓v1’至vm’，其中，m大于1；

延時(shí)電路，與所述輸入電壓vin連接，用于對(duì)所述輸入電壓vin進(jìn)行延時(shí)；

第二級(jí)比較器電路，分別與所述第二級(jí)電阻串分壓電路及延時(shí)電路連接，用于將輸入電壓vin分別與m個(gè)第二級(jí)參考電壓v1’至vm’進(jìn)行比較，輸出m個(gè)第二級(jí)比較結(jié)果y1’至ym’，并將所述第二級(jí)比較器電路輸出的m個(gè)第二級(jí)比較結(jié)果y1’至ym’與所述第一級(jí)比較器電路輸出的n個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y1至yn進(jìn)行合并，得到最終的量化結(jié)果。

優(yōu)選地，所述第一級(jí)電阻串分壓電路中的任一電阻與所述第二級(jí)電阻串分壓電路中的任一電阻的阻值相等。

優(yōu)選地，所述第一級(jí)比較器電路包括n個(gè)第一級(jí)比較器，其中，所述n個(gè)第一級(jí)比較器的第一輸入端均接輸入電壓vin，所述n個(gè)第一級(jí)比較器的第二輸入端依次分別接所述n個(gè)第一級(jí)參考電壓v1至vn，所述n個(gè)第一級(jí)比較器的n個(gè)輸出端均接所述異或門(mén)電路。

優(yōu)選地，所述第一級(jí)比較器為a位比較器，n＝2^a，其中，a為大于等于1的整數(shù)。

優(yōu)選地，所述異或門(mén)電路包括n個(gè)異或門(mén)，所述n個(gè)異或門(mén)的第一輸入端依次分別接所述第一級(jí)比較器電路輸出的n個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y1至yn，所述前(n-1)個(gè)異或門(mén)的第二輸入端依次分別接所述第一級(jí)比較器電路輸出的后(n-1)個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y2至yn，所述第n個(gè)異或門(mén)的第二輸入端接所述電源電壓vdd，所述n個(gè)異或門(mén)的n個(gè)輸出端均接所述開(kāi)關(guān)電路。

優(yōu)選地，所述開(kāi)關(guān)電路包括n組開(kāi)關(guān)組，每組開(kāi)關(guān)組均包括第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，其中，每組開(kāi)關(guān)組中的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)的控制端相連、并由每組開(kāi)關(guān)組對(duì)應(yīng)的所述異或門(mén)電路的輸出結(jié)果控制，n組開(kāi)關(guān)組中的第一開(kāi)關(guān)的第一連接端依次分別與所述n個(gè)第一級(jí)參考電壓v1至vn連接，n組開(kāi)關(guān)組中的第一開(kāi)關(guān)的第二連接端相連、并與所述第二級(jí)電阻串分壓電路的一端連接，前(n-1)組開(kāi)關(guān)組中的第二開(kāi)關(guān)的第一連接端依次分別與后(n-1)個(gè)第一級(jí)參考電壓v2至vn連接，第n組開(kāi)關(guān)組中的第二開(kāi)關(guān)的第一連接端與電源負(fù)極vss連接，n組開(kāi)關(guān)組中的第二開(kāi)關(guān)的第二連接端相連、并與所述第二級(jí)電阻串分壓電路的另一端連接。

優(yōu)選地，所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)包括nmos管或pmos管中的一種。

優(yōu)選地，所述第二級(jí)比較器電路包括m個(gè)第二級(jí)比較器，其中，m個(gè)第二級(jí)比較器的第一輸入端均接所述延時(shí)電路的輸出端，m個(gè)第二級(jí)比較器的第二輸入端依次分別接m個(gè)第二級(jí)參考電壓v1’至vm’。

優(yōu)選地，所述第二級(jí)比較器為b位比較器，m＝2^b，其中，b為大于等于1的整數(shù)。

本發(fā)明還提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括上述任一項(xiàng)所述的兩級(jí)多位量化器。

如上所述，本發(fā)明的一種兩級(jí)多位量化器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有以下有益效果：

1.本發(fā)明所述兩級(jí)多位量化器利用兩級(jí)量化的方式，即利用第一級(jí)比較器進(jìn)行低位量化，然后再利用第二級(jí)比較器與第一級(jí)比較器共同進(jìn)行高位量化，不僅大大減小了比較器和電阻的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)用較少的比較器達(dá)到量化位數(shù)的提升，還通過(guò)將第二級(jí)分壓值控制在一定范圍內(nèi)，避免了量化器的非線性問(wèn)題，減少了dem電路的設(shè)計(jì)。

2.本發(fā)明所述兩級(jí)多位量化器通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，大幅度減少了比較器和電阻的數(shù)量，降低了芯片面積的同時(shí)，也降低了功耗。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為現(xiàn)有量化器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明所述兩級(jí)多位量化器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明實(shí)施例一所述兩級(jí)4位量化器的結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1兩級(jí)多位量化器

11第一級(jí)量化電路

111第一級(jí)電阻串分壓電路

112第一級(jí)比較器電路

113異或門(mén)電路

114開(kāi)關(guān)電路

12第二級(jí)量化電路

121第二級(jí)電阻串分壓電路

122延時(shí)電路

123第二級(jí)比較器電路

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖2至圖3。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實(shí)施例一

如圖2所示，本實(shí)施例提供一種兩級(jí)多位量化器1，所述兩級(jí)多位量化器1包括：

第一級(jí)量化電路11，其一端與電源電壓vdd連接，另一端與電源負(fù)極vss連接，用于對(duì)所述電源電壓vdd進(jìn)行分壓，形成多個(gè)第一級(jí)參考電壓，并將輸入電壓vin依次分別與多個(gè)第一級(jí)參考電壓進(jìn)行比較，形成多個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果，再對(duì)多個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果及電源電壓vdd依次進(jìn)行相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的異或運(yùn)算，形成多個(gè)運(yùn)算結(jié)果，并根據(jù)多個(gè)運(yùn)算結(jié)果，輸出2個(gè)相鄰的第一級(jí)參考電壓；

第二級(jí)量化電路12，所述第二級(jí)量化電路12與所述第一級(jí)量化電路11連接，所述第一級(jí)量化電路11輸出的2個(gè)相鄰的第一級(jí)參考電壓在所述第二級(jí)量化電路12兩端形成一第二級(jí)分壓值，所述第二級(jí)量化電路12用于對(duì)所述第二級(jí)分壓值進(jìn)行分壓，形成多個(gè)第二級(jí)參考電壓，并將輸入電壓vin依次分別與多個(gè)第二級(jí)參考電壓進(jìn)行比較，形成多個(gè)第二級(jí)比較結(jié)果，再將所述多個(gè)第二級(jí)比較結(jié)果與所述第一級(jí)量化電路形成的多個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果進(jìn)行合并，得到最終的量化結(jié)果。

作為示例，如圖2所示，所述第一級(jí)量化電路11包括：

第一級(jí)電阻串分壓電路111，包括n個(gè)串聯(lián)的電阻，其一端接電源電壓vdd，另一端接電源負(fù)極vss，用于對(duì)所述電源電壓vdd進(jìn)行分壓，形成n個(gè)第一級(jí)參考電壓v1至vn并輸出，其中，n大于1；

第一級(jí)比較器電路112，與所述第一級(jí)電阻串分壓電路111連接，用于將輸入電壓vin分別與n個(gè)第一級(jí)參考電壓v1至vn進(jìn)行比較，并輸出n個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y1至yn；

異或門(mén)電路113，與所述第一級(jí)比較器電路112連接，用于對(duì)n個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y1至yn及電源電壓vdd依次進(jìn)行相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的異或運(yùn)算，并輸出n個(gè)運(yùn)算結(jié)果k1至kn；

開(kāi)關(guān)電路114，分別與所述第一級(jí)電阻串分壓電路111及異或門(mén)電路113連接，用于根據(jù)所述異或門(mén)電路113輸出的n個(gè)運(yùn)算結(jié)果k1至kn，分別控制所述開(kāi)關(guān)電路114中各開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合，并根據(jù)所述開(kāi)關(guān)電路114中各開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合狀態(tài)，輸出2個(gè)相鄰的第一級(jí)參考電壓。

具體的，所述第一級(jí)電阻串分壓電路111中任意兩個(gè)電阻的阻值相等。

需要說(shuō)明的是，通過(guò)所述第一級(jí)電阻串分壓電路111將所述電源電壓vdd分為v1～v2，…，vn～vss等多個(gè)電壓范圍。

具體的，如圖2所示，所述第一級(jí)比較器電路112包括n個(gè)第一級(jí)比較器，其中，所述n個(gè)第一級(jí)比較器的第一輸入端均接輸入電壓vin，所述n個(gè)第一級(jí)比較器的第二輸入端依次分別接所述n個(gè)第一級(jí)參考電壓v1至vn，所述n個(gè)第一級(jí)比較器的n個(gè)輸出端均接所述異或門(mén)電路；當(dāng)所述第一級(jí)比較器為a位比較器時(shí)，n＝2^a，其中，a為大于等于1的整數(shù)。

需要說(shuō)明的是，所述第一級(jí)電阻串分壓電路111中電阻的個(gè)數(shù)、第一級(jí)比較器的個(gè)數(shù)、異或門(mén)的個(gè)數(shù)、及開(kāi)關(guān)組的個(gè)數(shù)相同，均由第一級(jí)比較器的位數(shù)a確定。

需要說(shuō)明的是，輸入電壓vin通過(guò)所述第一級(jí)比較器電路將其值確定在v1～v2，…，vn～vss中的一個(gè)電壓范圍內(nèi)。

具體的，如圖2所示，所述異或門(mén)電路113包括n個(gè)異或門(mén)e1至en，所述n個(gè)異或門(mén)的第一輸入端依次分別接所述第一級(jí)比較器電路112輸出的n個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y1至yn，所述前(n-1)個(gè)異或門(mén)的第二輸入端依次分別接所述第一級(jí)比較器電路112輸出的后(n-1)個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y2至yn，所述第n個(gè)異或門(mén)的第二輸入端接所述電源電壓vdd，所述n個(gè)異或門(mén)的n個(gè)輸出端均接所述開(kāi)關(guān)電路。

具體的，如圖2所示，所述開(kāi)關(guān)電路114包括n組開(kāi)關(guān)組(s1和s1’、s2和s2’、至sn和sn’)，每組開(kāi)關(guān)組均包括第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，其中，每組開(kāi)關(guān)組中的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)的控制端相連、并由每組開(kāi)關(guān)組對(duì)應(yīng)的所述異或門(mén)電路的輸出結(jié)果控制，n組開(kāi)關(guān)組中的第一開(kāi)關(guān)s1至sn的第一連接端依次分別與所述n個(gè)第一級(jí)參考電壓v1至vn連接，n組開(kāi)關(guān)組中的第一開(kāi)關(guān)s1至sn的第二連接端相連、并與所述第二級(jí)電阻串分壓電路的一端連接，前(n-1)組開(kāi)關(guān)組中的第二開(kāi)關(guān)s1’至s(n-1)’的第一連接端依次分別與后(n-1)個(gè)第一級(jí)參考電壓v2至vn連接，第n組開(kāi)關(guān)組中的第二開(kāi)關(guān)sn’的第一連接端與電源負(fù)極vss連接，n組開(kāi)關(guān)組中的第二開(kāi)關(guān)s1’至sn’的第二連接端相連、并與所述第二級(jí)電阻串分壓電路的另一端連接。

優(yōu)選地，所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)包括nmos管或pmos管中的一種。

需要說(shuō)明的是，通過(guò)將所述第一級(jí)比較器電路112輸出的n個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y1至yn及電源電壓vdd依次兩兩進(jìn)行異或運(yùn)算，形成n個(gè)運(yùn)算結(jié)果k1至kn，并通過(guò)n個(gè)運(yùn)算結(jié)果k1至kn控制所述n組開(kāi)關(guān)組的斷開(kāi)與閉合，實(shí)現(xiàn)將輸入電壓vin所在電壓范圍的上、下限電壓值輸出到所述第二級(jí)量化電路12中。

作為示例，如圖2所示，所述第二級(jí)量化電路12包括：

第二級(jí)電阻串分壓電路121，包括m個(gè)串聯(lián)的電阻，其兩端分別與所述開(kāi)關(guān)電路連接，所述開(kāi)關(guān)電路輸出的2個(gè)相鄰的第一級(jí)參考電壓在所述第二級(jí)電阻串分壓電路兩端形成一第二級(jí)分壓值，所述第二級(jí)電阻串分壓電路用于對(duì)所述第二級(jí)分壓值進(jìn)行分壓，形成m個(gè)第二級(jí)參考電壓v1’至vm’，其中，m大于1；

延時(shí)電路122，與所述輸入電壓vin連接，用于對(duì)所述輸入電壓vin進(jìn)行延時(shí)；

第二級(jí)比較器電路123，分別與所述第二級(jí)電阻串分壓電路121及延時(shí)電路122連接，用于將輸入電壓vin分別與m個(gè)第二級(jí)參考電壓v1’至vm’進(jìn)行比較，輸出m個(gè)第二級(jí)比較結(jié)果y1’至ym’，并將所述第二級(jí)比較器電路輸出的m個(gè)第二級(jí)比較結(jié)果y1’至ym’與所述第一級(jí)比較器電路輸出的n個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y1至yn進(jìn)行合并，得到最終的量化結(jié)果。

優(yōu)選地，所述延時(shí)電路122為現(xiàn)有的任一種能實(shí)現(xiàn)信號(hào)延時(shí)的電路。

需要說(shuō)明的是，由于信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第一級(jí)量化電路傳輸?shù)剿龅诙?jí)量化電路需要占用一定的時(shí)間，因此，需要在輸入電壓vin與所述第二級(jí)量化電路之間設(shè)置一延時(shí)電路，用以實(shí)現(xiàn)所述第二級(jí)量化電路的輸入電壓vin與所述第一級(jí)量化電路輸入到所述第二級(jí)量化電路的信號(hào)同步。

具體的，所述第二級(jí)電阻串分壓電路121中任意兩個(gè)電阻的阻值相等，且所述第一級(jí)電阻串分壓電路中的任一電阻與所述第二級(jí)電阻串分壓電路中的任一電阻的阻值相等。

具體的，如圖2所示，所述第二級(jí)比較器電路123包括m個(gè)第二級(jí)比較器，其中，m個(gè)第二級(jí)比較器的第一輸入端均接所述延時(shí)電路的輸出端，m個(gè)第二級(jí)比較器的第二輸入端依次分別接m個(gè)第二級(jí)參考電壓v1’至vm’；當(dāng)所述第二級(jí)比較器為b位比較器時(shí)，m＝2^b，其中，b為大于等于1的整數(shù)。

需要說(shuō)明的是，所述第二級(jí)電阻串分壓電路中電阻的個(gè)數(shù)與第二級(jí)比較器的個(gè)數(shù)相同，均由第二級(jí)比較器的位數(shù)b確定。

需要說(shuō)明的是，所述量化器的位數(shù)等于第一級(jí)比較器的位數(shù)與第二級(jí)比較器的位數(shù)之和，即所述量化器的位數(shù)等于a與b相加之和。

進(jìn)一步需要說(shuō)明的是，在進(jìn)行兩級(jí)多位量化器的設(shè)計(jì)時(shí)，先確定量化器的位數(shù)，然后根據(jù)量化器位數(shù)確定第一級(jí)比較器和第二級(jí)比較器的位數(shù)，最后再根據(jù)第一級(jí)比較器和第二級(jí)比較器的位數(shù)確定第一級(jí)電阻串分壓電路中電阻、第一級(jí)比較器、異或門(mén)、開(kāi)關(guān)組、第二級(jí)電阻串分壓電路中的電阻、及第二級(jí)比較器的個(gè)數(shù)。

下面請(qǐng)參閱圖3對(duì)本實(shí)施例所述兩級(jí)多位量化器的工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中，圖3為一兩級(jí)4位量化器。

由于所述量化器為兩級(jí)4位量化器，故在本實(shí)施例中，所述第一級(jí)比較器和第二級(jí)比較器均為2位比較器，所述第一級(jí)電阻串分壓電路中電阻的個(gè)數(shù)、第一級(jí)比較器的個(gè)數(shù)、異或門(mén)的個(gè)數(shù)、開(kāi)關(guān)組的個(gè)數(shù)、第二級(jí)電阻串分壓電路中電阻的個(gè)數(shù)、及第二級(jí)比較器的個(gè)數(shù)均為4。

如圖3所示，所述兩級(jí)4位量化器的工作過(guò)程如下：

1)通過(guò)第一級(jí)電阻串分壓電路中的4個(gè)電阻r將電源電壓vdd分為v1、v2、v3、v4四個(gè)第一級(jí)參考電壓，實(shí)現(xiàn)將所述電源電壓vdd分為v1～v2，v2～v3，v3～v4，v4～vss四個(gè)電壓范圍，其中，v1＝vdd。

2)通過(guò)4個(gè)第一級(jí)比較器將輸入電壓vin分別與v1、v2、v3、v4進(jìn)行比較，并輸出y1、y2、y3、和y4四個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果，實(shí)現(xiàn)將輸入電壓vin確定在v1～v2，v2～v3，v3～v4，v4～vss中的一個(gè)電壓范圍內(nèi)；其中，若輸入電壓vin小于v1，則y1為0，若輸入電壓vin大于v1，則y1為1；若輸入電壓vin小于v2，則y2為0，若輸入電壓vin大于v2，則y2為1；若輸入電壓vin小于v3，則y3為0，若輸入電壓vin大于v3，則y3為1；若輸入電壓vin小于v4，則y4為0，若輸入電壓vin大于v4，則y4為1。在本實(shí)施例中，以輸入電壓vin大于v2小于v1為例進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)v2<vin<v1時(shí)，y1＝0，y2＝1，y3＝1，y4＝1。

3)通過(guò)4個(gè)異或門(mén)e1至e4分別對(duì)y1、y2、y3、y4和vdd依次兩兩進(jìn)行異或運(yùn)算，即y1與y2進(jìn)行異或，y2與y3進(jìn)行異或，y3與y4進(jìn)行異或，y4與vdd進(jìn)行異或，輸出4個(gè)運(yùn)算結(jié)果k1、k2、k3和k4，其中，第一組開(kāi)關(guān)組s1和s1’由k1控制，第二組開(kāi)關(guān)組s2和s2’由k2控制，第三組開(kāi)關(guān)組s3和s3’由k3控制，第四組開(kāi)關(guān)組s4和s4’由k4控制；當(dāng)k1＝1，k2＝k3＝k4＝0時(shí)，第一組開(kāi)關(guān)組s1和s1’閉合，第二、三、四組開(kāi)關(guān)組斷開(kāi)，此時(shí)，v1輸入所述第二級(jí)電阻串分壓電路的一端，v2輸入所述第二級(jí)電阻串分壓電路的另一端，實(shí)現(xiàn)將輸入電壓vin所在電壓范圍的上、下限電壓值輸出到所述第二級(jí)量化電路中。

4)v1和v2在所述第二級(jí)電阻串分壓電路的兩端形成一第二級(jí)分壓值，并通過(guò)第二級(jí)電阻串分壓電路中的4個(gè)電阻r對(duì)其進(jìn)行分壓，形成v1’、v2’、v3’、和v4’四個(gè)第二級(jí)參考電壓，實(shí)現(xiàn)將v1～v2的電壓分為v1’～v2’，v2’～v3’，v3’～v4’，v4’～v2四個(gè)電壓范圍，其中，v1’＝v1＝vdd。

5)通過(guò)4個(gè)第二級(jí)比較器將輸入電壓vin分別與v1’、v2’、v3’、v4’進(jìn)行比較，并輸出y1’、y2’、y3’、和y4’四個(gè)第二級(jí)比較結(jié)果，實(shí)現(xiàn)將輸入電壓vin確定在v1’～v2’，v2’～v3’，v3’～v4’，v4’～v2中的一個(gè)電壓范圍內(nèi)。

6)將第二級(jí)比較器電路輸出的四個(gè)第二級(jí)比較結(jié)果y1’、y2’、y3’、y4’與第一級(jí)比較器電路輸出的四個(gè)第一級(jí)比較結(jié)果y1、y2、y3、y4進(jìn)行合并，得到最終的量化結(jié)果y1’y2’y3’y4’_1111_1111_1111。

需要說(shuō)明的是，通過(guò)第一級(jí)比較器電路后，其輸出結(jié)果有五種，分別為0000，0001，0011，0111，1111。

可見(jiàn)，要實(shí)現(xiàn)4位量化器，本實(shí)施例中所述兩級(jí)4位量化器僅需要8個(gè)電阻和8個(gè)比較器，相較于現(xiàn)有量化器的16個(gè)電阻和16個(gè)比較器，本實(shí)施例所述兩級(jí)4位量化器大大減少了電阻和比較器的數(shù)量及電路復(fù)雜度；而且，量化器的位數(shù)越多，本實(shí)施例所述兩級(jí)多位量化器與現(xiàn)有量化器相比，節(jié)省的電阻和比較器的數(shù)量就越明顯。

實(shí)施例二

本實(shí)施例提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括上述實(shí)施例一所述的兩級(jí)多位量化器。

綜上所述，本發(fā)明的一種兩級(jí)多位量化器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有以下有益效果：

1.本發(fā)明所述兩級(jí)多位量化器利用兩級(jí)量化的方式，即利用第一級(jí)比較器進(jìn)行低位量化，然后再利用第二級(jí)比較器與第一級(jí)比較器共同進(jìn)行高位量化，不僅大大減小了比較器和電阻的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)用較少的比較器達(dá)到量化位數(shù)的提升，還通過(guò)將第二級(jí)分壓值控制在一定范圍內(nèi)，避免了量化器的非線性問(wèn)題，減少了dem電路的設(shè)計(jì)。

2.本發(fā)明所述兩級(jí)多位量化器通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，大幅度減少了比較器和電阻的數(shù)量，降低了芯片面積的同時(shí)，也降低了功耗。

所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。