一种高速、高带宽的信号转换方法及模数转换器

技术领域

本发明属于集成电路领域，具体涉及一种高速、高带宽的信号转换方法及模数转换器。

背景技术

随着模数转换器(ADC)技术的进步，其采样率越来越高，带宽也越来越宽，对输入信号处理的方案也越来越多，但是要实现设计高速高带宽的模数转换器，一般选择巴伦系统(Balun)作为前端的驱动器，这样才能更好的保持ADC的性能。

如图1所示，信号从SMA接入进来，经过Balun转换成差分信号，再经过电容耦合进入到ADC内部处理。但是由于片外加Balun，体积比较庞大，占用了较大的面积，不利用集成。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中高速高带宽的模数转换器采用巴伦系统不易集成的问题，提供一种高速、高带宽的信号转换方法及模数转换器，通过在模数转换器内部实现单端信号转双端差分信号，有利于模数转换器做成大规模的集成电路，并且提升转换能力。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种高速、高带宽的信号转换方法，包括以下步骤：

步骤一、接收输入的信号；

步骤二、将接收到的信号由单端信号转化为差分信号；

步骤三、将差分信号转换成数值表示的离散信号，完成信号的模数转换；

所述的步骤一至步骤三均在模数转换器的内部完成。

一种高速、高带宽的模数转换器，包括前端输入信号匹配电路，通过前端输入信号匹配电路接收输入的信号，前端输入信号匹配电路连接差分运放模块，通过差分运放模块将将接收到的信号由单端信号转化为差分信号，差分运放模块连接比较器模块，通过比较器模块将将差分信号转换成数值表示的离散信号，完成信号的模数转换。

作为一种优选的方案，所述的前端输入信号匹配电路采用VCM电路。

作为一种优选的方案，所述的差分运放模块采用S2D差分运算放大器。

作为一种优选的方案，所述的前端输入信号匹配电路与差分运放模块之间还连接有输入缓冲器以及采样保持电路。

作为一种优选的方案，所述的前端输入信号匹配电路与差分运放模块在一起能够完成Balun的功能。

作为一种优选的方案，所述的前端输入信号匹配电路通过SMA接头接收输入的信号。

相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：针对传统模数转换器片外加Balun模块体积庞大、占用较大面积、不利用集成的缺点，本发明在模数转换器的内部通过集成电路及模块实现高频高宽带信号的接收，以及将接收到的信号由单端信号转化为差分信号，取代了巴伦系统，利于与ADC一起做成大规模的集成电路，且转换为差分信号，能够对环境噪声和电源噪声有更强的抗干扰作用，抑制共模信号的干扰，减小比较器的失调电压影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1传统ADC前端信号传输原理示意图；

图2本发明实施例的模数转换器信号传输链路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提还可以进行若干简单的修改和润饰，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或者可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置展示该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员能够显式地和隐式地理解的是，在本发明所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参见图2，一种高速、高带宽的信号转换方法，通过在ADC内部的前端，设计了一种输入前端匹配电路，用以接收输入的高频信号，这是一个单端的信号接收电路，然后在信号频率速度低速的电路部分做一个单转双的差分运放，将信号由单端信号转化为差分信号，然后再输入到ADC的核心——比较器部分进行处理，完成信号的模数转换。将输入信号转换为差分信号的好处是可以抑制共模信号的干扰，还能消除共模所带来的失调。

具体的，本发明的信号转换方法，包括以下步骤：

步骤一、接收输入的信号；

步骤二、将接收到的信号由单端信号转化为差分信号；

步骤三、将差分信号转换成数值表示的离散信号，完成信号的模数转换；

所述的步骤一至步骤三均在模数转换器的内部完成。

相应的，本发明实施例还提出一种高速、高带宽的模数转换器，包括前端输入信号匹配电路，通过前端输入信号匹配电路接收输入的信号，前端输入信号匹配电路连接差分运放模块，通过差分运放模块将将接收到的信号由单端信号转化为差分信号，差分运放模块连接比较器模块，通过比较器模块将将差分信号转换成数值表示的离散信号，完成信号的模数转换。

实施例中，所述的前端输入信号匹配电路采用VCM电路，差分运放模块采用S2D差分运算放大器。所述的前端输入信号匹配电路与差分运放模块在一起能够完成Balun的功能。

实施例中，前端输入信号匹配电路与差分运放模块之间还依次连接有输入缓冲器以及采样保持电路，将单端信号转换为差分信号的好处是：一、差分信号对环境噪声和电源噪声有更强的抗干扰作用，抑制共模信号的干扰；二、可得到更大的电压输出摆幅。对于ADC的核心部分—比较器部分，差分信号还有一优势就是能够有更小的失调电压的影响。

图2中，前端输入信号匹配电路通过SMA接头接收输入的信号。Input Buffer为输入缓冲器，THA为采样保持电路，Sub-ADC为模数转换器ADC量化作用的核心部分，其主要结构为比较器，其余模块为原ADC内部的本身模块，只不过此时的Input Buffer、THA仍为单端输入的信号，在经过S2D模块转换之后，成为了双端的差分信号。

本发明输入前端接收模块能够承受高速率、高宽带范围内的信号输入。输入前端接收模块VCM和单端转双端差分信号的S2D模块设置于ADC内部，一方面完成了Balun的功能，另一方面，模块小，有利于电路集成，实现高速高带宽的信号接收与转换。

以上结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型，这些不脱离本发明的精神和范围的修改和变型也属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内。