[发明专利]一种基于微纳间隙二极管阵列的电压采样电路

说明书

本发明公开了一种基于微纳间隙二极管阵列的电压采样电路，该电路包括模拟信号输入接口、微纳间隙二极管、引线、电阻、稳压二极管、编码器和数字信号输出端口。其中特定间隙尺寸的微纳间隙二极管、电阻、稳压二极管形成一条支路，当模拟信号的电压高于该支路的微纳间隙二极管时，该支路导通，不同间隙尺寸二极管的阈值电压不同，可以实现对模拟信号的不同电压等级进行检测。微纳间隙二极管尺寸小、设计简单、电压开启速度快，该电路在高速模数转换领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及微纳间隙器件领域和模数转换电路设计领域，尤其涉及一种基于微纳间隙二极管阵列的电压采样电路。

背景技术

微纳间隙器件，通过施加电场致使导体或半导体与绝缘体接触面附近势垒发生弯曲和变窄，导致电子隧穿出导体或半导体，并在电场的作用下在间隙中进行弹道运输形成电流，当间隙内为气体环境时，电子在高场强作用下与气体分子碰撞，致使气体分子发生电离进一步提高发射电流密度，因此微纳间隙器件速度比固态电子器件速度快。ADC电路是一种将模拟信号转换成数字信号的电路，近年来在物联网等产业的快速更新换代下，ADC芯片持续向更快速度、更高精度、更低功耗、更小面积发展。ADC一般分为积分型ADC、逐次比较型ADC、流水线型ADC等。其中，由于流水线型ADC的采样电路采用多个比较器对模拟信号并行采样，因此其速度较快，但也因其比较器数量大，其功耗较大、面积较大。因此研究新型采样电路有助于解决流水线型ADC的上述缺点。

发明内容

技术问题:本发明目的是提出一种基于微纳间隙二极管阵列的电压采样电路，该器件包含不同间隙尺寸的微纳间隙二极管，二极管间隙不同，其开启的阈值电压不同，导致相应支路的导通电压值不同，从而能够实现对不同等级电压值进行采样。二极管尺寸小，有利于大量集成以进一步提高流水线型ADC的采样精度和范围，并且二极管开启电压速度快，有利于实现快速采样。

技术方案：本发明的一种基于微纳间隙二极管阵列的电压采样电路包括：信号输入接口、微纳间隙二极管阵列、引线、电阻、稳压二极管、信号输出端口；其中，信号输入接口接微纳间隙二极管阵列的正端，微纳间隙二极管阵列的负端通过引线接电阻，电阻的另一端分别接稳压二极管和信号输出端口。

所述的微纳间隙二极管阵列中每个二极管的间隙尺寸不同，其间隙尺寸在微米和纳米量级；二极管数量为任意值。

所述的微纳间隙二极管阵列中间隙材料为真空或者气体环境，其电极由导体材料制成。

所述的微纳间隙二极管阵列、电阻、稳压二极管通过引线串联，稳压二极管的负极接地，稳压二极管的数量与微纳间隙二极管阵列的数量相同。

所述电阻的另一端分别接稳压二极管和编码器，编码器的输出端接信号输出端口。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1、与其他非流水线型ADC采样电路相比，本发明电路的工作方式属于流水线型采样方式，具有更快的采样速度；

2、与传统流水线型ADC相比，本发明电路采用微纳间隙二极管完成电压比较的功能，微纳间隙二极管速度快，具有更快的采样速度；

3、与传统流水线型ADC相比，本发明电路采用微纳间隙二极管完成电压比较的功能，微纳间隙二极管制备简单、面积小，制备成本更低；

4、与传统流水线型ADC相比，本发明电路采用微纳间隙二极管完成电压比较的功能，微纳间隙二极管面积小，可大规模制备，有利于提高流水线型ADC的采样精度和范围；

附图说明

图1、为本发明提供的一种基于微纳间隙二极管阵列的电压采样电路的电路示意图；

图2、为本发明提供的一种基于微纳间隙二极管阵列的电压采样电路的简易ADC工作原理图；