模数转换器的制作方法

本公开涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种模数转换器。

背景技术：

1、因模数转换器能够对模拟信号进行模数转换，并生成数字信号，故其被广泛应用于接口电路中，例如：传感器前端、无线通信、物联网等。而模数转换器中的逐次逼近型模数转换器因其电路结构简单且高度数字化等特性，被业界广泛采用。随着工艺的演进，逐次逼近型模数转换器的转换速率也在不断提高。然而，在现有技术中，高转换速率的逐次逼近型模数转换器往往耐压较低，换言之，逐次逼近型模数转换器无法同时满足高转换速率以及高耐压。

2、有鉴于此，本公开提供一种模数转换器，以解决现有技术中的模数转换器无法同时满足高转换速率以及高耐压的问题。

技术实现思路

1、本公开提供一种模数转换器，所述模数转换器包括：逻辑控制电路、至少一个第一转换电路以及至少一个第二转换电路；所述逻辑控制电路包括至少两个输入端和一个输出端，所述至少两个输入端中至少一个输入端与对应的所述第一转换电路的输出端以及对应的所述第二转换电路的输出端连接，所述输出端与每个所述第一转换电路的输入端以及每个所述第二转换电路的输入端连接；所述逻辑控制电路用于根据初始信号或每个所述第一转换电路输出的第一模拟信号，生成并输出第一控制信号至每个所述第一转换电路；每个所述第一转换电路用于在接收到所述逻辑控制电路输出的第一控制信号的情况下，根据待转换模拟信号，对所述逻辑控制电路输出的第一控制信号进行数模转换，生成并输出第一模拟信号至所述逻辑控制电路；所述逻辑控制电路，还用于在所述第一控制信号与待转换模拟信号对应的目标数字信号中最高比特位至预设比特位中各比特位的数值相对应的情况下，根据初始信号或每个所述第二转换电路输出的第二模拟信号，生成并输出第二控制信号至每个所述第二转换电路，直至所述第二控制信号与所述目标数字信号中预设比特位的下一位至最低比特位中各比特位的数值相对应、或所述第二控制信号与所述目标数字信号相对应；每个所述第二转换电路用于在接收到所述逻辑控制电路输出的第二控制信号的情况下，根据所述待转换模拟信号，对所述逻辑控制电路输出的第二控制信号进行数模转换，生成并输出第二模拟信号至所述逻辑控制电路。

2、在一种可能的实施方式中，所述逻辑控制电路包括：第一比较器，包括第一输入端以及第二输入端，第一输入端与对应的所述第一转换电路的输出端以及对应的所述第二转换电路的输出端连接，第二输入端输入第一预设电压、或所述第二输入端与对应的所述第一转换电路的输入端以及对应的所述第二转换电路的输入端连接，用于比较所述第一输入端的输入电压与所述第二输入端的输入电压之间的大小关系，生成并输出第一比较结果至第一逻辑单元；第一逻辑单元，输入端与所述第一比较器的输出端连接，输出端与每个所述第一转换电路的输入端以及每个所述第二转换电路的输入端连接，用于根据所述初始信号或每个所述第一比较器输出的第一比较结果，生成并输出第一控制信号至每个所述第一转换电路；以及在所述第一控制信号与所述目标数字信号中最高比特位至预设比特位中各比特位的数值相对应的情况下，根据所述第一比较器输出的第一比较结果，生成第一控制信号以及第二控制信号，并输出所述第一控制信号至每个所述第一转换电路、输出所述第二控制信号至每个所述第二转换电路，直至所述第二控制信号与所述目标数字信号相对应。

3、在一种可能的实施方式中，所述模数转换器还包括：第一控制开关，第一端与所述第一比较器的第一输入端对应的第一转换电路的输出端连接，第二端与所述第一比较器的第一输入端连接，用于在所述第一逻辑单元输出第一控制信号至所述第一比较器的第一输入端对应的第一转换电路的情况下，处于导通状态；第二控制开关，第一端与所述第一比较器的第一输入端对应的第二转换电路的输出端连接，第二端与所述第一比较器的第一输入端连接，用于在所述第一逻辑单元输出第二控制信号至所述第一比较器的第一输入端对应的第二转换电路的情况下，处于导通状态。

4、在一种可能的实施方式中，所述模数转换器还包括：第一控制开关，第一端与所述第一比较器的第一输入端对应的第一转换电路的输出端连接，第二端与所述第一比较器的第一输入端连接，用于在所述第一逻辑单元输出第一控制信号至所述第一比较器的第一输入端对应的第一转换电路的情况下，处于导通状态；第二控制开关，第一端与所述第一比较器的第一输入端对应的第二转换电路的输出端连接，第二端与所述第一比较器的第一输入端连接，用于在所述第一逻辑单元输出第二控制信号至所述第一比较器的第一输入端对应的第二转换电路的情况下，处于导通状态；第三控制开关，第一端与所述第一比较器的第二输入端对应的第一转换电路的输出端连接，第二端与所述第一比较器的第二输入端连接，用于在所述第一逻辑单元输出第一控制信号至所述第一比较器的第二输入端对应的第一转换电路的情况下，处于导通状态；第四控制开关，第一端与所述第一比较器的第二输入端连接的第二转换电路的输出端连接，第二端与所述第一比较器的第二输入端连接，用于在所述第一逻辑单元输出第二控制信号至所述第一比较器的第二输入端对应的第二转换电路的情况下，处于导通状态。

5、在一种可能的实施方式中，所述模数转换器还包括：第一降压电路，第一端连接在所述第一比较器的第一输入端与所述第一比较器的第一输入端对应的第一转换电路的输出端之间，第二端接地，用于对所述第一比较器的第一输入端对应的第一转换电路输出的所述第一模拟信号进行衰减，并输出衰减后的所述第一模拟信号至所述第一比较器的第一输入端。

6、在一种可能的实施方式中，所述模数转换器还包括：第一降压电路，第一端连接在所述第一比较器的第一输入端与所述第一比较器的第一输入端对应的第一转换电路的输出端之间，第二端接地，用于对所述第一比较器的第一输入端对应的第一转换电路输出的第一模拟信号进行衰减，并输出衰减后的所述第一模拟信号至所述第一比较器的第一输入端；第二降压电路，第一端连接在所述第一比较器的第二输入端与所述第一比较器的第二输入端对应的第一转换电路的输出端之间，第二端接地，用于对所述第一比较器的第二输入端对应的第一转换电路输出的所述第一模拟信号进行衰减，并输出衰减后的所述第一模拟信号至所述第一比较器的第二输入端。

7、在一种可能的实施方式中，所述第一比较器中的场效应晶体管为核心晶体管，每个所述第一转换电路以及每个所述第二转换电路中的场效应晶体管为io管。

8、在一种可能的实施方式中，所述逻辑控制电路包括：第二比较器，第一输入端与对应的所述第一转换电路的输出端连接，第二输入端输入第一预设电压、或所述第二输入端与对应的所述第一转换电路的输出端连接，用于比较所述第一输入端的输入电压与所述第二输入端的输入电压之间的大小关系，生成并输出第二比较结果至第二逻辑单元；第二逻辑单元，输入端与所述第二比较器的输出端连接，输出端与每个所述第一转换电路的输入端以及每个所述第二转换电路的输入端连接，用于根据初始信号或所述第二比较器输出的第二比较结果，生成并输出第一控制信号至每个所述第一转换电路；并在所述第一控制信号与所述目标数字信号中最高比特位至预设比特位中各比特位的数值相对应的情况下，根据所述第一控制信号生成并输出反馈信号至每个所述第二转换电路，直至第三逻辑单元输出的第二控制信号与目标数字信号中预设比特位的下一位至最低比特位中各比特位的数值相对应；第三比较器，第一输入端与对应的所述第二转换电路的输出端连接，第二输入端输入第一预设电压、或第二输入端与对应的所述第二转换电路的输出端连接，用于比较所述第一输入端的输入电压与所述第二输入端的输入电压之间的大小关系，生成并输出第三比较结果至第三逻辑单元；第三逻辑单元，输入端与所述第三比较器的输出端连接，输出端与每个所述第二转换电路的输入端连接，用于在所述第一控制信号与所述目标数字信号中最高比特位至预设比特位中各比特位的数值相对应的情况下，根据初始信号或所述第三比较器输出的第三比较结果，生成并输出第二控制信号至每个所述第二转换电路，直至所述第二控制信号与所述目标数字信号中预设比特位的下一位至最低比特位中各比特位的数值相对应。

9、在一种可能的实施方式中，每个所述第二转换电路用于在接收到所述第三逻辑单元输出的第二控制信号的情况下，根据所述待转换模拟信号，对所述第二逻辑单元输出的反馈信号以及所述第三逻辑单元输出的第二控制信号进行数模转换，生成并输出第二模拟信号至所述第三逻辑单元。

10、在一种可能的实施方式中，每个所述第一转换电路包括：第五控制开关、多个第一转换单元，各所述第一转换单元包括串联的第一电容和第一开关，所述第五控制开关的第一端与共模电压信号的信号源连接，第二端与各个所述第一电容的第一端连接，控制端用于接收采样时钟信号，所述第五控制开关用于根据所述采样时钟信号，控制所述共模电压信号的信号源与各个所述第一电容的第一端之间的通断状态；各所述第一转换单元中：第一电容的第二端与第一开关的第一端连接、第一电容的第一端与所述第五控制开关的第二端连接，第一开关的第二端与所述待转换模拟信号的信号源、正参考电压的信号源、负参考电压的信号源分别连接，第一开关的控制端用于接收采样时钟信号，并与所述逻辑控制电路的输出端连接；各所述第一开关中，控制端响应于接收到的第一控制信号导通所述第一控制信号指示的信号源连接的第二端与所述第一端之间的连接、或响应于接收到的所述采样时钟信号导通所述待转换模拟信号的信号源连接的第二端与所述第一端之间的连接；各所述第一电容所执行的充放电过程包括：在与所述待转换模拟信号的信号源之间的连接导通的情况下，第一端与共模电压信号的信号源导通连接，并基于第二端接收到的所述待转换模拟信号以及所述共模电压信号进行充电，存储对应于所述待转换模拟信号的采样信号；在与所述第一控制信号对应的信号源之间的连接导通的情况下，第一端与共模电压信号的信号源的连接处于断开状态，根据存储的对应于所述待转换模拟信号的采样信号以及接收到的所述第一控制信号指示的信号源输出的电压信号进行放电或放电，以生成并输出第一模拟子信号；其中，每个所述第一转换电路输出的所述第一模拟信号包括所述第一转换电路中各所述第一电容输出的所述第一模拟子信号。

11、在一种可能的实施方式中，每个所述第二转换电路包括：第六控制开关、多个第二转换单元，各所述第二转换单元包括串联的第二电容和第二开关，所述第六控制开关的第一端与共模电压信号的信号源连接，第二端与各个所述第二电容的第一端连接，控制端用于接收采样时钟信号，所述第六控制开关用于根据所述采样时钟信号，控制所述共模电压信号的信号源与各个所述第二电容的第一端之间的通断状态；各所述第二转换单元中：第二电容的第二端与第二开关的第一端连接、第二电容的第一端与所述第六控制开关的第二端连接，第二开关的各第二端与所述待转换模拟信号的信号源、正参考电压的信号源、负参考电压的信号源分别连接，第二开关的控制端用于接收采样时钟信号，并与所述逻辑控制电路的输出端连接；各所述第二开关中，控制端响应于接收到的第二控制信号导通所述第二控制信号指示的信号源连接的第二端与所述第一端之间的连接、或响应于接收到的所述采样时钟信号导通所述待转换模拟信号的信号源连接的第二端与所述第一端之间的连接；各所述第二电容所执行的充放电过程包括：在与所述待转换模拟信号的信号源之间的连接导通的情况下，第一端与共模电压信号的信号源导通连接，并基于第二端接收到的所述待转换模拟信号以及所述共模电压信号进行充电，存储对应于所述待转换模拟信号的采样信号；在与所述第二控制信号对应的信号源之间的连接导通的情况下，第一端与共模电压信号的信号源的连接处于断开状态，根据存储的对应于所述待转换模拟信号的采样信号以及接收到的所述第二控制信号指示的信号源输出的电压信号进行充电或放电，以生成并输出第二模拟子信号；其中，每个所述第二转换电路输出的所述第二模拟信号包括所述第二转换电路中各所述第二电容输出的所述第二模拟子信号。

12、在一种可能的实施方式中，所述模数转换器还包括：共模电压控制电路，输出端与每个所述第一转换电路中第五控制开关的第一端以及每个所述第二转换电路中第六控制开关的第一端连接，输入端与至少一个所述共模电压信号的信号源连接，用于接收所述至少一个共模电压信号的信号源输出的第二预设电压信号以及第三预设电压信号；在所述第五控制开关处于导通状态的情况下，将所述第二预设电压信号输出至每个所述第一转换电路中的第一部分第一电容的第一端、以及将所述第三预设电压信号输出至每个所述第一转换电路中除所述第一部分第一电容之外的第二部分第一电容的第一端，每个所述第一转换电路中的所述第一部分第一电容和所述第二部分第一电容之间的数量比为第一预设比例；以及在所述第六控制开关处于导通状态的情况下，将所述第二预设电压信号输出至每个所述第二转换电路中的第一部分第二电容的第一端、将所述第三预设电压信号输出至每个所述第二转换电路中除所述第一部分第二电容之外第二部分第二电容的第一端，每个所述第二转换电路中所述第一部分第二电容和所述第二部分第二电容之间的数量比为第二预设比例。

13、本公开提供的模数转换器，能够通过至少一个第一转换电路，确定待转换模拟信号对应的目标数字信号中最高比特位至预设比特位中各比特位的数值，再通过至少一个第二转换电路，确定目标数字信号中其余比特位中的数值。使模数转换器能够使用高耐压的数模转换器独立确定目标数字信号中最高比特位至预设比特位中各比特位的数值，继而使用转换速率快的数模转换器确定其余比特位中的数值，从而实现了在保证模数转换器的转换速率的同时，提升了其耐压能力的目的。

14、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。