[发明专利]ADC电路及信号转换方法

说明书

本发明公开了一种ADC电路及信号转换方法，ADC电路包括：辅助模数转换器、反馈数模转换器以及信号处理单元；辅助模数转换器用于将模拟输入信号转换为第一数字信号；反馈数模转换器用于基于模拟输入信号、第一数字信号以及信号处理单元的反馈信号获得模拟输出信号；信号处理单元用于对模拟输出信号进行处理产生第二数字信号。根据本发明的ADC电路及信号转换方法，通过辅助模数转换器将模拟输入信号转换成第一数字信号并反馈至反馈数模转换器，从而能够控制反馈数模转换器输出的模拟输出信号的幅度，进而使得后级电路(如信号处理单元)可以工作在低电源电压域，从而极大降低了后级电路(如信号处理单元)的功耗。

技术领域

本发明是关于集成电路领域，特别是关于一种ADC电路及信号转换方法。

背景技术

模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)是一种能将现实世界中的模拟信号转换成在电子系统中的数字信号的电子器件。逐次逼近型(SuccessiveApproximation Register，SAR)ADC是一种低功耗的ADC结构，在物联网、可穿戴设备、可植入医疗电子等领域有着广泛的应用。

在很多应用中，ADC通常采用双电压来供电。图1为一个典型的双电压模数转换器架构，其具有如下技术特点：

(1)为了提高工作速度并降低功耗，数字逻辑电路通常采用核心晶体管(核心晶体管的尺寸小，工作速度高，但耐压低)设计，并采用第一电源电压V_DD1供电，第一电源电压V_DD1为低电源电压；

(2)为了提高输入信号摆幅以提高信噪比，数模转换器需要采用IO晶体管(IO晶体管的尺寸大，工作速度较慢，但耐压高)设计，并工作在第二电源电压V_DD2下，并将第二电源电压V_DD2作为基准电压V_REF(数字信号的最大摆幅等于基准电压V_REF)，第二电源电压V_DD2为高电源电压；

(3)如图2所示，在ADC转换的过程中，数模转换器的输出电压V_DAC在0～V_REF之间摆动。为了避免高压信号把晶体管损坏，数模转换器后级的模拟信号处理电路也需要采用IO晶体管设计并用第二电源电压V_DD2供电；

(4)由于模拟信号处理电路和数模转换器均工作在高电压域，而数字逻辑电路工作在低电压域，为了实现数字逻辑电路与他们之间的数据互通，在数字逻辑电路之前，需要用电平转换电路将模拟信号处理电路的输出信号进行电压域转换(由高电压域转换至低电压域)；在数字逻辑电路之后，需要用另一个电平转换电路将数字逻辑电路的输出信号进行电压域转换(由低电压域转换至高电压域)。

在ADC电路中，模拟信号处理电路是核心部分，其往往会消耗绝大部分的电流，由于模拟信号处理电路采用第二电源电压V_DD2供电，导致该电路的功耗巨大。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ADC电路及信号转换方法，其能够使得模拟信号处理电路可以用核心晶体管设计，从而能够采用低压电源供电，即模拟信号处理电路能够工作于低电压域，从而大幅降低功耗。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种ADC电路，包括：辅助模数转换器、反馈数模转换器以及信号处理单元；

所述辅助模数转换器用于将模拟输入信号转换为第一数字信号；所述反馈数模转换器用于基于模拟输入信号、第一数字信号以及信号处理单元的反馈信号获得模拟输出信号；所述信号处理单元用于对模拟输出信号进行处理产生第二数字信号。