[发明专利]一种模数转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路技术，具体的说是涉及一种基于阻变器件的模数转换电路。

背景技术

信号处理最重要的功能之一就是在模拟和数字信号之间进行转换。随着电子技术的迅速发展以及计算机在自动检测和自动控制系统中的广泛应用，利用数字系统处理模拟信号的情况变得更加普遍。数字电子计算机所处理和传送的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换成为电信号的模拟量后，需经模数转换变成数字信号才可输入到数字系统中进行处理和控制，因而作为把模拟电量转换成数字量输出的接口电路-AD转换器是现实世界中模拟信号通向数字信号的桥梁，是电子技术发展的关键和瓶颈所在。当前，为了适应计算机、通讯和多媒体技术的飞速发展以及高新技术领域的数字化进程不断加快，ADC在工艺、结构、性能上都有了很大的进步，正在朝着低功耗、高速、高分辨率的方向发展。

目前，世界上有多种类型的ADC，有传统的并行、逐次逼近型、积分型ADC，也有近年来新发展起来的流水线型ADC，多种类型的ADC各有其优缺点。低功耗、高速、高分辨率是新型ADC的发展方向，同时ADC的这一发展方向将适应现代数字电子技术的发展。

任何ADC都包括三个基本功能：抽样、量化和编码。抽样过程将模拟信号在时间上离散化，使之成为抽样信号；量化将抽样信号的幅度离散化使之成为数字信号；编码则将数字信号最终表示成数字系统所能接受的形式。如何实现这三个功能就决定了ADC的形式和性能。同时，ADC的分辨率越高，需要的转换时间就越长，转换速率就越低，故ADC的分辨率和转换速率两者总是相互制约的。因而在发展高分辨率ADC的同时要兼顾高速，在发展高速ADC的同时要兼顾高分辨率，在此基础上还要考虑功耗、体积、便携性、多功能、与计算机及通讯网络的兼容性以及应用领域的特殊要求等问题，这样也使得ADC的结构和分类错综复杂。

阻变器件（RRAM）是一种新型的二端器件，根据两端所加电压的不同，器件会在高阻态和低阻态之间转变。阻变器件由高阻态转变为低阻态的过程称为置位（SET），由低阻态转变为高阻态的过程称为复位（RESET）。阻变器件可以分为单极性器件和双极型器件，双极型器件高低阻态的转变与上（TE）下（BE）电极电压的极性和大小有关，当上电极电压V_TE和下电极电压V_BE差值大于SET电压时，阻变器件置位，由高阻态变为低阻态；当下电极电压V_BE和上电极电压V_TE差值大于RESET电压时，阻变器件复位，由低阻态变为高阻态。单极型阻变器件的置位和复位电压极性相同。

通常阻变器件的高阻态和低阻态电阻值相差三个以上数量级，两种阻态的转变时间可低至纳秒量级，置位和复位电压低。利用阻变器件的这些特点，本发明提出了一种基于双极型阻变器件的模数转换电路。同传统的模数转换器相比，本发明提出的模数转换电路具有高速，低功耗的优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，就是提出一种新的模数转换电路。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种模数转换电路，包括阻态控制电路、状态存储电路和参考电压产生电路，所述状态存储电路分别与阻态控制电路和参考电压产生电路连接；

所述阻态控制电路采用多个可开关的传输门控制方式控制传输到状态存储电路的信号，所述多个可开关的传输门根据控制时序分别自动导通，用以控制状态存储单元的复位、编程和读取操作；

所述状态存储电路由阻变器件构成，能够根据阻态控制电路传输的信号实现快速置位与复位；

所述参考电压产生电路用于产生参考电压，实现模拟信号到数字信号的转换。

本发明总的技术方案，提出的模数转换电路包括状态存储单元、阻态控制电路和参考电压产生电路。其中状态存储单元是模数转换的核心，用于将模拟电压信号转换为由阻变器件高低阻值表征的数字信号。阻态控制电路用来控制对状态存储单元的复位，编程和读值操作。参考电压电路用来产生参考电压，以实现模拟信号到数字信号的转换。

具体的，所述阻态控制电路包括时序控制电路、第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3，所述第一开关S1连接复位电压信号和状态存储电路，所述第二开关S2连接编程电压信号和状态存储电路，所述第三开关S3连接读取电流信号和状态存储电路，所述时序控制电路用于产生控制时序控制第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的开关。