本公開涉及模數(shù)轉換領域，尤其涉及一種基于升壓模塊的模數(shù)轉換電路、芯片、電子設備。

背景技術：

1、隨著物聯(lián)網(internet?of?things，iot)的應用和發(fā)展，從物聯(lián)網設備獲取實時信息和數(shù)據變得不可或缺。物聯(lián)網設備的供電是物聯(lián)網系統(tǒng)設計中的一個重要方面，因為它直接影響到設備的可靠性、持久性和成本。物聯(lián)網設備的供電方式一般有電池供電、太陽能供電、線纜供電、無線充電和能量采集(energy?harvesting，eh)幾種。其中，能量采集指的是利用周圍的環(huán)境能量，如太陽能、風能、機械振動或溫差等供電，減少對電池的依賴。

2、然而在一些環(huán)境中，能采集到的能量的密度往往較低，能夠產生的電壓也很低，以至于物聯(lián)網設備必須在低電壓下工作。這對物聯(lián)網設備中的一些電路(例如模數(shù)轉換電路)的性能帶來了很大挑戰(zhàn)。一些現(xiàn)有技術提出的模數(shù)轉換電路在供電電壓為低電壓時不能保持較高質量的模數(shù)轉換，一些現(xiàn)有技術提出的模數(shù)轉換電路雖然能在供電電壓為低電壓時保持較高質量的模數(shù)轉換，但會大大增加模數(shù)轉換電路的功耗和所占據的芯片面積。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開提出了一種基于升壓模塊的模數(shù)轉換電路、芯片、電子設備。本公開實施例的模數(shù)轉換電路所占據的芯片面積更小，功耗也較低，能夠在低電壓下實現(xiàn)高質量的模數(shù)轉換。

2、根據本公開的一方面，提供了一種基于升壓模塊的模數(shù)轉換電路，所述電路包括升壓模塊、時鐘緩沖模塊、轉換模塊和反饋模塊，所述升壓模塊、所述轉換模塊和所述反饋模塊的電源電壓小于或等于第一閾值，所述升壓模塊用于產生電壓值大于所述電源電壓的至少一個電壓信號，所述電壓信號用于為所述時鐘緩沖模塊供電；所述時鐘緩沖模塊用于產生擺幅大于所述第一閾值的至少一對時鐘信號，將所述時鐘信號輸出至所述轉換模塊，以驅動所述轉換模塊中的至少一個單元；所述轉換模塊用于根據模擬輸入信號和反饋信號得到數(shù)字輸出信號；所述反饋模塊用于根據最新的數(shù)字輸出信號產生所述反饋信號并輸出至所述轉換模塊。

3、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述轉換模塊包括第一斬波單元、電容濾波單元、死區(qū)控制單元、電壓電流轉換單元、第二斬波單元、積分單元、量化單元、輸出單元，所述模擬輸入信號包括差分的第一輸入信號和第二輸入信號，所述反饋信號包括差分的第一反饋信號和第二反饋信號，所述第一斬波單元的第一端接收所述第一輸入信號，所述第一斬波單元的第二端接收所述第二輸入信號，所述第一斬波單元的第三端連接所述電容濾波單元的第一端，所述第一斬波單元的第四端連接所述電容濾波單元的第二端；所述電容濾波單元的第三端連接所述死區(qū)控制單元的第一端和所述反饋模塊的第三端，所述電容濾波單元的第四端連接所述死區(qū)控制單元的第二端和所述反饋模塊的第四端，所述反饋模塊的第三端輸出所述第一反饋信號，所述反饋模塊的第四端輸出所述第二反饋信號；所述死區(qū)控制單元的第三端連接所述電壓電流轉換單元的第一端，所述死區(qū)控制單元的第四端連接所述電壓電流轉換單元的第二端；所述電壓電流轉換單元的第三端連接所述第二斬波單元的第一端，所述電壓電流轉換單元的第四端連接所述第二斬波單元的第二端；所述第二斬波單元的第三端連接所述積分單元的第一端，所述第二斬波單元的第四端連接所述積分單元的第二端；所述積分單元的第三端連接所述量化單元的第一端，所述積分單元的第四端連接所述量化單元的第二端，所述量化單元的第三端連接所述輸出單元的第一端，所述量化單元的第四端連接所述輸出單元的第二端；所述輸出單元的第三端輸出所述數(shù)字輸出信號。

4、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述量化單元為時間域量化單元，所述積分單元為時間域積分單元，所述量化單元和所述積分單元采用數(shù)字電路實現(xiàn)。

5、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述時鐘信號用于驅動所述第一斬波單元、所述死區(qū)控制單元、所述第二斬波單元。

6、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述升壓模塊包括多個dcdc轉換器，所述電源電壓分別輸入所述多個dcdc轉換器，所述時鐘緩沖模塊包括多個時鐘緩沖器，每個dcdc轉換器連接一個時鐘緩沖器，每個dcdc轉換器對輸入的電壓信號進行升壓，得到升壓后的電壓信號并輸出到自身連接的時鐘緩沖器，每個時鐘緩沖器根據接收的電壓信號產生一對時鐘信號并輸出。

7、在一種可能的實現(xiàn)方式中，驅動所述死區(qū)控制單元所使用的時鐘信號的擺幅大于或等于第二閾值，驅動所述第一斬波單元和所述第二斬波單元所使用的時鐘信號的擺幅大于或等于第三閾值，第二閾值大于第三閾值。

8、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述升壓模塊包括dcdc轉換器，所述時鐘緩沖模塊包括時鐘緩沖器，所述dcdc轉換器連接所述時鐘緩沖器，所述dcdc轉換器對輸入的電壓信號進行升壓，得到升壓后的電壓信號并輸出到所述時鐘緩沖器，所述時鐘緩沖器根據接收的電壓信號產生一對時鐘信號并輸出。

9、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述反饋模塊包括邏輯控制單元、第三斬波單元、電容型數(shù)模轉換單元，所述邏輯控制單元的第一端作為所述反饋模塊的第一端，所述邏輯控制單元的第二端作為所述反饋模塊的第二端，所述邏輯控制單元的第三端連接所述第三斬波單元的第一端，所述邏輯控制單元的第四端連接所述第三斬波單元的第二端；所述第三斬波單元的第三端連接所述電容型數(shù)模轉換單元的第一端，所述第三斬波單元的第四端連接所述電容型數(shù)模轉換單元的第二端；所述電容型數(shù)模轉換單元的第三端作為所述反饋模塊的第三端，所述電容型數(shù)模轉換單元的第四端作為所述反饋模塊的第四端。

10、根據本公開的另一方面，提供了一種芯片，包括以上任一項所述的模數(shù)轉換電路。

11、根據本公開的另一方面，提供了一種電子設備，包括以上所述的芯片。

12、根據本公開實施例的模數(shù)轉換電路，通過設置升壓模塊和時鐘緩沖模塊，可以獲得擺幅高于第一閾值的時鐘信號，使用更高擺幅的時鐘信號驅動轉換模塊，轉換模塊根據模擬輸入信號和反饋信號得到數(shù)字輸出信號，反饋模塊根據最新的數(shù)字輸出信號產生反饋信號并輸出至轉換模塊，從而實現(xiàn)了高質量的模數(shù)轉換。模數(shù)轉換電路中，只有轉換模塊中的部分單元由高擺幅的時鐘信號驅動，只有時鐘緩沖模塊需要電壓值大于第一閾值的電壓信號供電，升壓模塊、轉換模塊的其他單元以及反饋模塊，仍可由低于第一閾值的電源電壓來供電，因此模數(shù)轉換電路整體的功耗是較低的。且升壓得到的電壓信號并非提供給整個模數(shù)轉換電路，因此無需設置大面積的電容額外存儲電荷，占據的芯片面積更小。綜上所述，本公開實施例的模數(shù)轉換電路所占據的芯片面積更小，功耗也較低，能夠在低電壓下實現(xiàn)高質量的模數(shù)轉換。

13、根據下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本公開的其它特征及方面將變得清楚。

技術特征：

1.一種基于升壓模塊的模數(shù)轉換電路，其特征在于，所述電路包括升壓模塊、時鐘緩沖模塊、轉換模塊和反饋模塊，所述升壓模塊、所述轉換模塊和所述反饋模塊的電源電壓小于或等于第一閾值，

2.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述轉換模塊包括第一斬波單元、電容濾波單元、死區(qū)控制單元、電壓電流轉換單元、第二斬波單元、積分單元、量化單元、輸出單元，

3.根據權利要求2所述的電路，其特征在于，所述量化單元為時間域量化單元，所述積分單元為時間域積分單元，所述量化單元和所述積分單元采用數(shù)字電路實現(xiàn)。

4.根據權利要求2所述的電路，其特征在于，所述時鐘信號用于驅動所述第一斬波單元、所述死區(qū)控制單元、所述第二斬波單元。

5.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述升壓模塊包括多個dcdc轉換器，所述電源電壓分別輸入所述多個dcdc轉換器，所述時鐘緩沖模塊包括多個時鐘緩沖器，每個dcdc轉換器連接一個時鐘緩沖器，

6.根據權利要求4所述的電路，其特征在于，驅動所述死區(qū)控制單元所使用的時鐘信號的擺幅大于或等于第二閾值，驅動所述第一斬波單元和所述第二斬波單元所使用的時鐘信號的擺幅大于或等于第三閾值，第二閾值大于第三閾值。

7.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述升壓模塊包括dcdc轉換器，所述時鐘緩沖模塊包括時鐘緩沖器，所述dcdc轉換器連接所述時鐘緩沖器，

8.根據權利要求5所述的電路，其特征在于，所述反饋模塊包括邏輯控制單元、第三斬波單元、電容型數(shù)模轉換單元，

9.一種芯片，其特征在于，包括權利要求1-8中任一項所述的模數(shù)轉換電路。

10.一種電子設備，其特征在于，包括權利要求9所述的芯片。

技術總結
本公開涉及模數(shù)轉換領域，提出一種基于升壓模塊的模數(shù)轉換電路、芯片、電子設備。所述電路包括升壓模塊、時鐘緩沖模塊、轉換模塊和反饋模塊，升壓模塊、轉換模塊和反饋模塊的電源電壓小于或等于第一閾值，升壓模塊用于產生電壓值大于電源電壓的至少一個電壓信號以為時鐘緩沖模塊供電；時鐘緩沖模塊用于產生擺幅大于第一閾值的至少一對時鐘信號，將時鐘信號輸出至轉換模塊，以驅動轉換模塊中的至少一個單元；轉換模塊用于根據模擬輸入信號和反饋信號得到數(shù)字輸出信號；反饋模塊用于根據最新的數(shù)字輸出信號產生反饋信號并輸出至轉換模塊。本公開實施例的模數(shù)轉換電路所占據的芯片面積更小，功耗也較低，能夠在低電壓下實現(xiàn)高質量的模數(shù)轉換。

技術研發(fā)人員：仲易,古明陽,揭路,孫楠
受保護的技術使用者：清華大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/28