阅读说明：本技术 一种高速adc中输入信号幅度的快速检测模块及检测方法 (Rapid detection module and detection method for input signal amplitude in high-speed ADC ) 是由 王玉军 胡俊超 于 2020-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高速ADC中输入信号幅度的快速检测模块及检测方法,所述检测模块包括：差分信号输入端口,用于接收的待检测差分信号,并同时传输给第一检测电路和第二检测电路；第一差分参考输入端口,用于接收第一差分参考信号传输给第一检测电路；第二差分参考输入端口,用于接收第二差分参考信号传输给第二检测电路；第一检测电路,用于接收待检测差分信号和第一差分参考信号,并进行幅度比较,输出高电平或低电平作为检测结果；第二检测电路,用于接收待检测差分信号和第二差分参考信号,并进行幅度比较,输出高电平或低电平作为检测结果。本发明能够快速检测出ADC的输入信号是否出现超量程情况,为调整ADC前段链路的各级增益提供了依据。(The invention discloses a rapid detection module and a detection method for input signal amplitude in a high-speed ADC (analog to digital converter), wherein the detection module comprises: the differential signal input port is used for receiving a differential signal to be detected and simultaneously transmitting the differential signal to the first detection circuit and the second detection circuit; the first differential reference input port is used for receiving a first differential reference signal and transmitting the first differential reference signal to the first detection circuit; the second differential reference input port is used for receiving a second differential reference signal and transmitting the second differential reference signal to the second detection circuit; the first detection circuit is used for receiving the differential signal to be detected and the first differential reference signal, comparing the amplitudes of the differential signal to be detected and the first differential reference signal and outputting a high level or a low level as a detection result; and the second detection circuit is used for receiving the differential signal to be detected and the second differential reference signal, comparing the amplitudes of the differential signal to be detected and the second differential reference signal, and outputting a high level or a low level as a detection result. The invention can quickly detect whether the input signal of the ADC has the over-range condition, and provides a basis for adjusting the gain of each stage of the front-stage link of the ADC.)

一种高速ADC中输入信号幅度的快速检测模块及检测方法

技术领域

本发明涉及微电子技术，特别是涉及一种高速ADC中输入信号幅度的快速检测模块及检测方法。

背景技术

随着计算机技术、通信技术和微电子技术的高速发展，大大促进了ADC技术的发展，ADC作为模拟量与数据量接口的关键部件，广泛应用于各领域，在信息技术中起着重要作用。ADC同计算机一样，经历了低速到高速的发展过程。ADC的低速(转换时间大于300uS )结构有积分型、斜坡型、跟踪型;ADC的中速(转换时间在1uS-300uS )结构有逐次逼近型;ADC的高速(转换时间小于1uS)结构有闪烁型、分区式等。这些不同的结构满足了实际应用的广泛性和多样性的需求，其中高速ADC已成为决定诸如雷达、通信、电子对抗、航天航空、导弹、测控、地展、医疗、仪器仪表、图象、高性能控制器及数字通信系统等现代化电子设备性能的重要环节。

在高速ADC系统应用中，快速检测出ADC的输入信号幅度，对系统及时调整ADC前段链路的各级增益，避免ADC输入端出现超量程情况具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高速ADC中输入信号幅度的快速检测模块及检测方法，能够快速检测出ADC的输入信号是否出现超量程情况。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高速ADC中输入信号幅度的快速检测模块，差分信号输入端口、第一差分参考输入端口、第二差分参考输入端口、第一检测电路和第二检测电路；

所述差分信号输入端口，用于接收的待检测差分信号，并同时传输给第一检测电路和第二检测电路；

所述第一差分参考输入端口，用于接收第一差分参考信号传输给第一检测电路，所述第一差分参考信号对应于允许的差分信号量程上限；

所述第二差分参考输入端口，用于接收第二差分参考信号传输给第二检测电路，所述第二差分参考信号对应于允许的差分信号量程下限；

所述第一检测电路，用于接收待检测差分信号和第一差分参考信号，并进行幅度比较，输出高电平或低电平作为检测结果；

所述第二检测电路，用于接收待检测差分信号和第二差分参考信号，并进行幅度比较，输出高电平或低电平作为检测结果；

当第一检测电路和第二检测电路均输出低电平时，则待检测的差分信号幅度未超过量程，当第一检测电路和第二检测电路中任一个输出高电平时，则待检测的差分信号幅度超过了量程。

其中，所述第一检测电路包括第一幅度检测器F1、第一锁存器L1和第一比较器U1；

待检测差分信号到达第一检测电路后，待检测差分信号的第一路差分输入通过第一MOS开关q1连接到第一幅度检测器F1，待检测差分信号的第二路差分输入通过第二MOS开关q2连接到第一幅度检测器F1；

第一差分参考信号到达第一检测电路后，第一差分参考信号的第一路差分输入通过第三MOS开关q3连接到第一MOS开关q1和第一幅度检测器F1之间；第一差分参考信号的第二路差分输入通过第四MOS开关q4连接到第二MOS开关q2和第一幅度检测器F1之间；

所述第一幅度检测器F1的输出端通过第五MOS开关q5连接到第一比较器U1的同相输入端，第一幅度检测器F1的输出端还通过第六MOS开关q6连接到第一锁存器L1，所述第一锁存器L1的输出端通过第七MOS开关q7连接到第一比较器U1的反相输入端；所述第一比较器U1的输出端即整个第一检测电路的输出端。

其中，所述第二检测电路包括第二幅度检测器F2、第二锁存器L2和第二比较器U2；

待检测差分信号到达第二检测电路后，待检测差分信号的第一路差分输入通过第八MOS开关q8连接到第二幅度检测器F2，待检测差分信号的第二路差分输入通过第九MOS开关q9连接到第二幅度检测器F2；

第二差分参考信号到达第二检测电路后，第二差分参考信号的第一路差分输入通过第十MOS开关q10连接到第八MOS开关q8和第二幅度检测器F2之间；第二差分参考信号的第二路差分输入通过第十一MOS开关q11连接到第九MOS开关q9和第二幅度检测器F2之间；

所述第二幅度检测器F2的输出端通过第十二MOS开关q12连接到第二比较器U2的反相输入端，第二幅度检测器F2的输出端还通过第十三MOS开关q13连接到第二锁存器L2，所述第二锁存器L2的输出端通过第十四MOS开关q14连接到第二比较器U2的同相输入端；所述第二比较器U2的输出端即整个第二检测电路的输出端。

其中，所述快速检测模块还包括控制单元，所述控制单元分别与第一MOS开关q1~第十四MOS开关q14的控制输入端连接，用于控制各个MOS开关的通断。

一种高速ADC中输入信号幅度的快速检测模块的检测方法，包括参考信号采集子步骤S1和输入信号检测子步骤S2；

所述参考信号采集子步骤S1包括：

S101.通过控制单元控制第一检测电路中的第一MOS开关q1、第二MOS开关q2、第五MOS开关q5、第七MOS开关q7断开，控制第三MOS开关q3、第四MOS开关q4和第六MOS开关q6闭合；

同时，通过控制单元控制第二检测电路中的第八MOS开关q8、第九MOS开关q9、第十二MOS开关q12和第十四MOS开关q14断开；控制第十MOS开关q10、第十一MOS开关q11和第十三MOS开关q13闭合；

S102.第一信号检测电路中，第一差分参考信号的第一路差分输入通过第三MOS开关q3传输给第一幅度检测器F1；第一差分参考信号的第二路差分输入通过第四MOS开关q4传输给第一幅度检测器F1；第一幅度检测器F1对输入的第一差分参考信号进行幅度检测，并通过第六MOS开关q6将第一差分参考信号的幅度传输给第一锁存器L1进行锁存；

同理，第二信号检测电路中，第二差分参考信号的第一路差分输入通过第十MOS开关q10传输给第二幅度检测器F2；第二差分参考信号的第二路差分输入通过第十一MOS开关q11传输给第二幅度检测器F2；第二幅度检测器F2对输入的第二差分参考信号进行幅度检测,并通过第十三MOS开关将第二差分参考信号的幅度传输给第二锁存器L2进行锁存；

所述输入信号检测子步骤包括：

S201.通过控制单元控制第一检测电路中的第一MOS开关q1、第二MOS开关q2、第五MOS开关q5、第七MOS开关q7闭合，控制第三MOS开关q3、第四MOS开关q4和第六MOS开关q6断开；

同时，通过控制单元控制第二检测电路中的第八MOS开关q8、第九MOS开关q9、第十二MOS开关q12和第十四MOS开关q14闭合；控制第十MOS开关q10、第十一MOS开关q11和第十三MOS开关q13断开；

S202.第一信号检测电路中，待检测差分信号的第一路差分输入通过第一MOS开关q1传输到第一幅度检测器F1，待检测差分信号的第二路差分输入通过第二MOS开关q2传输到第一幅度检测器F1；

同理，第二信号检测电路中，待检测差分信号的第一路差分输入通过第八MOS开关q8传输到第二幅度检测器F2，待检测差分信号的第二路差分输入通过第九MOS开关q9传输到第二幅度检测器F2；

S203.第一信号检测电路中，第一幅度检测器F1对待检测差分信号进行幅度检测，并将待检测差分信号的幅度通过第五MOS开关q5传输到第一比较器U1的同相输入端，同时第一锁存器L1中第一差分参考信号的幅度通过第七MOS开关q7传输到第一比较器U1的反相输入端，第一比较器输出高电平时，则说明待检测差分信号的幅度大于第一差分参考信号的幅度，即待检测差分信号超出了允许的量程上限；反之，若第一比较器输出低电平，则说明待检测差分信号的幅度小于第一差分参考信号的幅度，待检测差分信号未超出允许的量程上限；

同理，第二信号检测电路中，第二幅度检测器F2对接收到的待检测差分信号进行幅度检测，并将待检测差分信号的幅度通过第十二MOS开关传输到第二比较器U2的反相输入端，同时，第二锁存器L2中第二差分参考信号的幅度通过第十四MOS开关传输到第二比较器U2的同相输入端；第二比较器输出高电平时，则说明了第二差分参考信号的幅度大于待检测差分信号的幅度，即待检测差分信号低于允许的量程下限；反之，第二比较器输出低电平时，则说明了第二差分参考信号的幅度小于待检测差分信号的幅度，即待检测差分信号未低于允许的量程下限；

S204.确定检测结果：

当第一检测电路和第二检测电路均输出低电平时，则待检测的差分信号幅度未超过量程，当第一检测电路和第二检测电路中任一个输出高电平时，则待检测的差分信号幅度超过了量程。

本发明的有益效果是：本发明能够快速检测出ADC的输入信号是否出现超量程情况，为调整ADC前段链路的各级增益提供了依据。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为第一检测电路的原理示意图；

图3为第二检测电路的原理示意图；

图4为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种高速ADC中输入信号幅度的快速检测模块，差分信号输入端口、第一差分参考输入端口、第二差分参考输入端口、第一检测电路和第二检测电路；

所述差分信号输入端口，用于接收的待检测差分信号，并同时传输给第一检测电路和第二检测电路；

所述第一差分参考输入端口，用于接收第一差分参考信号传输给第一检测电路，所述第一差分参考信号对应于允许的差分信号量程上限；

所述第二差分参考输入端口，用于接收第二差分参考信号传输给第二检测电路，所述第二差分参考信号对应于允许的差分信号量程下限；

所述第一检测电路，用于接收待检测差分信号和第一差分参考信号，并进行幅度比较，输出高电平或低电平作为检测结果；

所述第二检测电路，用于接收待检测差分信号和第二差分参考信号，并进行幅度比较，输出高电平或低电平作为检测结果；

当第一检测电路和第二检测电路均输出低电平时，则待检测的差分信号幅度未超过量程，当第一检测电路和第二检测电路中任一个输出高电平时，则待检测的差分信号幅度超过了量程。

如图2所示，所述第一检测电路包括第一幅度检测器F1、第一锁存器L1和第一比较器U1；

待检测差分信号到达第一检测电路后，待检测差分信号的第一路差分输入通过第一MOS开关q1连接到第一幅度检测器F1，待检测差分信号的第二路差分输入通过第二MOS开关q2连接到第一幅度检测器F1；

第一差分参考信号到达第一检测电路后，第一差分参考信号的第一路差分输入通过第三MOS开关q3连接到第一MOS开关q1和第一幅度检测器F1之间；第一差分参考信号的第二路差分输入通过第四MOS开关q4连接到第二MOS开关q2和第一幅度检测器F1之间；

所述第一幅度检测器F1的输出端通过第五MOS开关q5连接到第一比较器U1的同相输入端，第一幅度检测器F1的输出端还通过第六MOS开关q6连接到第一锁存器L1，所述第一锁存器L1的输出端通过第七MOS开关q7连接到第一比较器U1的反相输入端；所述第一比较器U1的输出端即整个第一检测电路的输出端。

如图3所示，所述第二检测电路包括第二幅度检测器F2、第二锁存器L2和第二比较器U2；

待检测差分信号到达第二检测电路后，待检测差分信号的第一路差分输入通过第八MOS开关q8连接到第二幅度检测器F2，待检测差分信号的第二路差分输入通过第九MOS开关q9连接到第二幅度检测器F2；

第二差分参考信号到达第二检测电路后，第二差分参考信号的第一路差分输入通过第十MOS开关q10连接到第八MOS开关q8和第二幅度检测器F2之间；第二差分参考信号的第二路差分输入通过第十一MOS开关q11连接到第九MOS开关q9和第二幅度检测器F2之间；

所述第二幅度检测器F2的输出端通过第十二MOS开关q12连接到第二比较器U2的反相输入端，第二幅度检测器F2的输出端还通过第十三MOS开关q13连接到第二锁存器L2，所述第二锁存器L2的输出端通过第十四MOS开关q14连接到第二比较器U2的同相输入端；所述第二比较器U2的输出端即整个第二检测电路的输出端。

其中，所述快速检测模块还包括控制单元，所述控制单元分别与第一MOS开关q1~第十四MOS开关q14的控制输入端连接，用于控制各个MOS开关的通断。

如图4所示，一种高速ADC中输入信号幅度的快速检测模块的检测方法，包括参考信号采集子步骤S1和输入信号检测子步骤S2；

所述参考信号采集子步骤S1包括：

S101.通过控制单元控制第一检测电路中的第一MOS开关q1、第二MOS开关q2、第五MOS开关q5、第七MOS开关q7断开，控制第三MOS开关q3、第四MOS开关q4和第六MOS开关q6闭合；

同时，通过控制单元控制第二检测电路中的第八MOS开关q8、第九MOS开关q9、第十二MOS开关q12和第十四MOS开关q14断开；控制第十MOS开关q10、第十一MOS开关q11和第十三MOS开关q13闭合；

S102.第一信号检测电路中，第一差分参考信号的第一路差分输入通过第三MOS开关q3传输给第一幅度检测器F1；第一差分参考信号的第二路差分输入通过第四MOS开关q4传输给第一幅度检测器F1；第一幅度检测器F1对输入的第一差分参考信号进行幅度检测，并通过第六MOS开关q6将第一差分参考信号的幅度传输给第一锁存器L1进行锁存；

同理，第二信号检测电路中，第二差分参考信号的第一路差分输入通过第十MOS开关q10传输给第二幅度检测器F2；第二差分参考信号的第二路差分输入通过第十一MOS开关q11传输给第二幅度检测器F2；第二幅度检测器F2对输入的第二差分参考信号进行幅度检测,并通过第十三MOS开关将第二差分参考信号的幅度传输给第二锁存器L2进行锁存；

所述输入信号检测子步骤包括：

S201.通过控制单元控制第一检测电路中的第一MOS开关q1、第二MOS开关q2、第五MOS开关q5、第七MOS开关q7闭合，控制第三MOS开关q3、第四MOS开关q4和第六MOS开关q6断开；

同时，通过控制单元控制第二检测电路中的第八MOS开关q8、第九MOS开关q9、第十二MOS开关q12和第十四MOS开关q14闭合；控制第十MOS开关q10、第十一MOS开关q11和第十三MOS开关q13断开；

S202.第一信号检测电路中，待检测差分信号的第一路差分输入通过第一MOS开关q1传输到第一幅度检测器F1，待检测差分信号的第二路差分输入通过第二MOS开关q2传输到第一幅度检测器F1；

同理，第二信号检测电路中，待检测差分信号的第一路差分输入通过第八MOS开关q8传输到第二幅度检测器F2，待检测差分信号的第二路差分输入通过第九MOS开关q9传输到第二幅度检测器F2；

S203.第一信号检测电路中，第一幅度检测器F1对待检测差分信号进行幅度检测，并将待检测差分信号的幅度通过第五MOS开关q5传输到第一比较器U1的同相输入端，同时第一锁存器L1中第一差分参考信号的幅度通过第七MOS开关q7传输到第一比较器U1的反相输入端，第一比较器输出高电平时，则说明待检测差分信号的幅度大于第一差分参考信号的幅度，即待检测差分信号超出了允许的量程上限；反之，若第一比较器输出低电平，则说明待检测差分信号的幅度小于第一差分参考信号的幅度，待检测差分信号未超出允许的量程上限；

同理，第二信号检测电路中，第二幅度检测器F2对接收到的待检测差分信号进行幅度检测，并将待检测差分信号的幅度通过第十二MOS开关传输到第二比较器U2的反相输入端，同时，第二锁存器L2中第二差分参考信号的幅度通过第十四MOS开关传输到第二比较器U2的同相输入端；第二比较器输出高电平时，则说明了第二差分参考信号的幅度大于待检测差分信号的幅度，即待检测差分信号低于允许的量程下限；反之，第二比较器输出低电平时，则说明了第二差分参考信号的幅度小于待检测差分信号的幅度，即待检测差分信号未低于允许的量程下限；

S204.确定检测结果：

当第一检测电路和第二检测电路均输出低电平时，则待检测的差分信号幅度未超过量程，当第一检测电路和第二检测电路中任一个输出高电平时，则待检测的差分信号幅度超过了量程。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。