一种信号处理装置、方法及电子设备与流程

本申请涉及集成电路，具体涉及一种信号处理装置、方法及电子设备。

背景技术：

1、模数转换器(analog-to-digital converte，adc)可被用于将“真实世界”的模拟信号转换成更适合数字处理的信号。典型模数转换器可接收来自模拟源的模拟信号，将模拟信号转换成可由数字电路处理的数字形式，例如，将从天线或麦克风等获得的模拟信号，转换成可由诸如逻辑或微处理器处理的数字形式(即“1”和“0”的信号)。

2、目前对于模数转换器，通常以一个标准电压作为参考标准，对采样输入电压进行采样转换。对于芯片级模数转换器，常采用基准电压或基准电流作为参考源，然而为了实现这些基准参考，往往需要通过复杂的模拟电路来实现这些基准参考，例如低噪声的运算放大器等，同时，高标准的模数转换器中模拟单元通常也是需要通过复杂的设计实现的。除此之外，由于这些基准电压/电流在建立过程中是不稳定的，因此导致模数转换器需要较长的稳定时间以及转换时间。

3、前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本申请提供一种信号处理装置、方法及电子设备，能够无需通过复杂的模拟电路实现基准参考，降低模数转换器的设计难度和器件功耗，提高模数转换效率，并避免模拟电路引入的噪声的情况，降低模数转换过程的误差。

2、本申请提供一种信号处理装置，包括振荡器、数字延迟模块和时间比较器；所述振荡器、数字延迟模块和时间比较器依次电连接，所述振荡器还与所述时间比较器连接；

3、所述振荡器，用于接收输入电压，并在时域中将所述输入电压转换为对应的输出频率信号；

4、所述数字延迟模块，用于接收所述输出频率信号，并将所述输出频率信号转换为延迟频率信号；

5、所述时间比较器，用于计算所述输出频率信号和延迟频率信号之间的相位差，若所述相位差为第一预设阈值，则生成所述输入电压对应的数字信号。

6、可选地，所述数字延迟模块包括高阈值时间参考发生器和低阈值时间参考发生器；

7、所述高阈值时间参考发生器，用于在检测所述输入电压达到第二预设阈值后生成第一触发信号，并根据所述第一触发信号将接收的所述输出频率信号转换为延迟频率信号；

8、所述低阈值时间参考发生器，用于在检测所述输入电压达到第三预设阈值后生成第二触发信号，并根据所述第二触发信号将接收的所述输出频率信号转换为延迟频率信号。

9、可选地，所述时间比较器包括高阈值时间比较器和低阈值时间比较器；所述高阈值时间比较器与所述高阈值时间参考发生器连接，所述低阈值时间比较器与所述低阈值时间参考发生器连接；

10、所述高阈值时间比较器，用于在所述高阈值时间参考发生器检测到所述输入电压达到第二预设阈值后，计算所述输出频率信号和所述延迟频率信号之间的相位差，若所述相位差为所述第一预设阈值，则生成所述输入电压对应的数字信号；

11、所述低阈值时间比较器，用于在所述低阈值时间参考发生器检测到所述输入电压达到第三预设阈值后，计算所述输出频率信号和所述延迟频率信号之间的相位差，若所述相位差为所述第一预设阈值，则生成所述输入电压对应的数字信号。

12、可选地，所述信号处理装置还包括逻辑控制电路，所述逻辑控制电路分别与所述数字延迟模块和时间比较器连接；

13、所述逻辑控制电路，用于检测所述输入电压的斜率，并根据所述斜率控制所述高阈值时间比较器和所述低阈值时间比较器的开关状态。

14、可选地，所述检测所述输入电压的斜率，并根据所述斜率控制所述高阈值时间比较器和所述低阈值时间比较器的开关状态，包括：

15、检测所述输入电压的斜率；

16、根据所述斜率控制所述高阈值时间比较器和所述低阈值时间比较器分时间段进行工作；

17、将所述高阈值时间比较器和所述低阈值时间比较器输出的数字信号转换为所述输入电压对应的数字编码。

18、可选地，所述逻辑控制电路，还用于根据接收的所述输入电压和所述时间比较器输出的控制信号，并根据所述控制信号调整所述数字延迟模块的预设阈值时间，以调整滑动窗口的宽度后对下一输入电压进行信号转换。

19、可选地，所述逻辑控制电路包括相位发生器、斜率检测器、寄存器、高阈值数字延迟开关和低阈值数字延迟开关，所述相位发生器与所述斜率检测器连接，所述寄存器分别与所述高阈值数字延迟开关和低阈值数字延迟开关连接；

20、所述相位发生器，用于生成第一时钟信号和第二时钟信号，并输出至斜率检测器作为本地时钟；

21、所述斜率检测器，用于检测接收的所述输入电压的斜率，并输出第一开关使能信号和第二开关使能信号；

22、所述寄存器，用于接收所述时间比较器输出的控制信号；

23、所述高阈值数字延迟开关，用于根据所述时间比较器输出的控制信号控制所述高阈值时间比较器的工作状态；

24、所述低阈值数字延迟开关，用于根据所述时间比较器输出的控制信号控制所述低阈值时间比较器的工作状态。

25、可选地，所述振荡器包括多级串联的反相器，其中，最后一级反相器的输出端与第一级反相器的输入端相连，各级反相器的供电电压为所述输入电压；所述数字延迟模块采用反相器链，其中，所述反相器链的总延迟时间作为所述数字延迟模块的参考时间。

26、相应地，本申请还提供了一种信号处理方法，包括如下步骤：

27、接收输入电压，并在时域中将所述输入电压转换为对应的输出频率信号；

28、接收所述输出频率信号，并将所述输出频率信号转换为延迟频率信号；

29、计算所述输出频率信号和延迟频率信号之间的相位差，若所述相位差为第一预设阈值，则生成所述输入电压对应的数字信号。

30、本申请还提供了一种电子设备，包括如上所述的信号处理装置。

31、实施本申请实施例，具有如下有益效果：

32、如上所述，本申请提供的一种信号处理装置、方法及电子设备，该信号处理装置包括振荡器、数字延迟模块和时间比较器；振荡器、数字延迟模块和时间比较器依次电连接，振荡器还与时间比较器连接；振荡器，用于接收输入电压，并在时域中将输入电压转换为对应的输出频率信号；数字延迟模块，用于接收输出频率信号，并将输出频率信号转换为延迟频率信号；时间比较器，用于计算输出频率信号和延迟频率信号之间的相位差，若相位差为第一预设阈值，则生成输入电压对应的数字信号。本申请通过在时域中将输入电压转换成频率信号，然后通过比较相关频率的相位差，将输入电压一级一级的转换成数字信号，使用时间延时来替代传统的电压参考，无需通过复杂的模拟电路也能实现基准参考，从而降低模数转换器的设计难度和器件功耗，提高模数转换效率，并避免模拟电路引入的噪声的情况，降低模数转换过程的误差。

技术特征：

1.一种信号处理装置，其特征在于，包括振荡器、数字延迟模块和时间比较器；所述振荡器、数字延迟模块和时间比较器依次电连接，所述振荡器还与所述时间比较器连接；

2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述数字延迟模块包括高阈值时间参考发生器和低阈值时间参考发生器；

3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，所述时间比较器包括高阈值时间比较器和低阈值时间比较器；所述高阈值时间比较器与所述高阈值时间参考发生器连接，所述低阈值时间比较器与所述低阈值时间参考发生器连接；

4.根据权利要求3所述的信号处理装置，其特征在于，还包括逻辑控制电路，所述逻辑控制电路分别与所述数字延迟模块和时间比较器连接；

5.根据权利要求4所述的信号处理装置，其特征在于，所述检测所述输入电压的斜率，并根据所述斜率控制所述高阈值时间比较器和所述低阈值时间比较器的开关状态，包括：

6.根据权利要求4所述的信号处理装置，其特征在于，所述逻辑控制电路，还用于根据接收的所述输入电压和所述时间比较器输出的控制信号，并根据所述控制信号调整所述数字延迟模块的预设阈值时间，以调整滑动窗口的宽度后对下一输入电压进行信号转换。

7.根据权利要求6所述的信号处理装置，其特征在于，所述逻辑控制电路包括相位发生器、斜率检测器、寄存器、高阈值数字延迟开关和低阈值数字延迟开关，所述相位发生器与所述斜率检测器连接，所述寄存器分别与所述高阈值数字延迟开关和低阈值数字延迟开关连接；

8.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述振荡器包括多级串联的反相器，其中，最后一级反相器的输出端与第一级反相器的输入端相连，各级反相器的供电电压为所述输入电压；所述数字延迟模块采用反相器链，其中，所述反相器链的总延迟时间作为所述数字延迟模块的参考时间。

9.一种信号处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的信号处理装置。

技术总结
本申请提出了一种信号处理装置、方法及电子设备，该信号处理装置包括振荡器、数字延迟模块和时间比较器；振荡器、数字延迟模块和时间比较器依次电连接，振荡器还与时间比较器连接；振荡器，用于接收输入电压，并在时域中将输入电压转换为对应的输出频率信号；数字延迟模块，用于接收输出频率信号，并将输出频率信号转换为延迟频率信号；时间比较器，用于计算输出频率信号和延迟频率信号之间的相位差，若相位差为第一预设阈值，则生成输入电压对应的数字信号。本申请能够无需通过复杂的模拟电路实现基准参考，降低模数转换器的设计难度和器件功耗，提高模数转换效率，并避免模拟电路引入的噪声的情况，降低模数转换过程的误差。

技术研发人员：雷永庆,高楷渊,黄寿
受保护的技术使用者：麦斯塔微电子（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13