CN115603747A

CN115603747A - 量化方法及模数转化器、电子设备、计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN115603747A
Application number: CN202211211111.8A
Authority: CN
Inventors: 周毅春; 杨哲宇
Original assignee: Beijing Lynxi Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Lynxi Technology Co Ltd
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2023-01-13

Abstract

本公开提供了一种量化方法及模数转化器、电子设备、计算机可读存储介质，该方法包括获取待量化信号和参考信号，其中，参考信号包括阈值判断段参考信号和量化段参考信号；利用阈值判断段参考信号对待量化信号进行阈值判断，确定多段有效待量化信号；利用量化段参考信号对多段有效量化信号中任一段有效待量化信号进行量化，获得待量化信号的量化结果。根据本公开的实施例能够可以提高量化速度。

Description

量化方法及模数转化器、电子设备、计算机可读存储介质

技术领域

本公开涉及电子技术领域，特别涉及一种量化方法及模数转化器、电子设备、计算机可读存储介质。

背景技术

单斜式ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)是将输入模拟电压信号与单斜坡信号进行比较，将输入电压信息转换为时间信息，再将时间信息转换为数字码，从而实现模拟信号到数字信号的转换。单斜率ADC具有结构简单、可扩展性高、精度高等优点，可被应用于传感器、仪器仪表、图像识别等领域。

发明内容

本公开提供一种量化方法及模数转化器、电子设备、计算机可读存储介质。

第一方面，本公开提供了一种量化方法，该方法包括：获取待量化信号和参考信号，其中，所述参考信号包括阈值判断段参考信号和量化段参考信号；

利用所述阈值判断段参考信号对所述待量化信号进行阈值判断，确定多段有效待量化信号；

利用所述量化段参考信号对所述多段有效量化信号中任一段所述有效待量化信号进行量化，获得所述待量化信号的量化结果。

第二方面，本公开提供了一种模数转换器，包括：

获取模块，用于获取待量化信号和参考信号，其中，所述参考信号包括阈值判断段参考信号和量化段参考信号；

判断模块，用于利用所述阈值判断段参考信号对所述待量化信号进行阈值判断，确定多段有效待量化信号；

量化模块，用于利用所述量化段参考信号对所述多段有效量化信号中任一所述有效待量化信号进行量化，获得所述待量化信号的量化结果。

第三方面，本公开提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的一个或多个计算机程序，一个或多个所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的量化方法。

第四方面，本公开提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序在被处理器/处理核执行时实现上述的量化方法。

本公开实施例提供的量化方法，参考信号包括阈值判断段参考信号和量化段参考信号，利用阈值判断段参考信号对待量化信号进行阈值判断，将待量化信号中容易受噪声影响的量化信号确定为无效段量化信号，在量化待量化信号时，不需要对所有的有效待量化信号进行量化，只需要对多段有效待量化信号中任一段有效待量化信号进行量化，即可获得待量化信号的量化结果，从而提高量化的效率。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。通过参考附图对详细示例实施例进行描述，以上和其他特征和优点对本领域技术人员将变得更加显而易见，在附图中：

图1为本公开实施例提供的一种模数转换器的示意图；

图2为本公开实施例中参考信号的波形图；

图3为本公开实施例提供的一种量化方法的流程图；

图4为本公开实施例提供的另一种参考信号的波形图；

图5为本公开实施例提供的又一种参考信号的波形图；

图6为本公开实施例提供的模数转换器的工作时序图；

图7为本公开实施例提供的一种参考信号和待量化信号的波形图；

图8为本公开实施例提供的另一种参考信号和待量化信号的波形图；

图9为本公开实施例提供的模数转换器输出的码值曲线图；

图10为目前的模数转换器输出的码值曲线图；

图11为本公开实施例提供的一种电子设备的框图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。

单斜式ADC可利用斜坡线性下降的参考信号对待量化信号进行量化，在量化过程中，将参考信号和待量化信号进行比较，并对比较结果进行计数，直至比较器发生翻转，将计数结果存入锁存器，从而获得待量化信号的量化结果。

相关技术需要对全部待量化信号进行量化，若参考信号的采用频率为n位，则需要2ⁿ个时钟周期才能完成量化，量化效率较低。

研究表明，待量化信号中存在容易受噪声影响的低信号段，低信号段属于无效待量化信号，对无效待量化信号进行量化，同样降低了量化效率。

基于此，本公开实施例提供一种量化方法，该方法可以提高量化效率。

图1为本公开实施例提供的一种模数转换器的示意图。如图1所示，模数转换器包括获取模块10，用于获取模数转换器的输入信号，如获取待量化信号和参考信号。

在一些实施例中，参考信号可以通过参考信号生成子模块11生成，例如，可以将DAC信号作为参考信号生成子模块生成的参考信号；待量化信号是由相应的待量化信号生成子模块12生成、获取的需要进行模数转换的信号。本实施例对参考信号生成子模块11和待量化信号生成子模块12的具体结构不作限定。参考信号生成子模块11和待量化信号生成子模块12的输出端与判断模块20的输入端电连接。

在一些实施例中，如图2所示，参考信号包括阈值判断段参考信号和量化段参考信号，其中，阈值判断段参考信号用于对待量化信号进行阈值判断，以确定待量化信号中有效待量化信号和无效待量化信号。量化段参考信号用于对待量化信号进行量化处理。

在一些实施例中，参考信号还包括采样段参考信号。

如图2所示，参考信号包括采样段参考信号、阈值判断段参考信号和量化段参考信号，即参考信号被分为三段，采样段参考信号的电压值为恒定值，如V0，阈值判断段参考信号的电压值可以包括多个电压值，如V1和V2，量化段参考信号的电压值为连续变化的值。

判断模块20，用于利用阈值判断段参考信号对待量化信号进行阈值判断，确定有效待量化信号。

其中，阈值判断可以通过比较阈值判断段参考信号的电压值和待量化信号的电压值，并基于电压比对结果确定有效待量化信号和无效待量化信号。

在一些实施例中，判断模块20包括比较器子模块21和计数器子模块22，其中，

比较器子模块21，用于比较阈值判断段参考信号的电压值和待量化信号的电压值，获得第一比较结果。比较器子模块21的第一输入端INN与待量化信号获取子模块12的输出端电连接，比较器子模块21的第二输入端与参考信号生成子模块11的第二输出端电连接。

计数器子模块22，用于基于第一比较结果确定阈值判断结果；计数器子模块22的输入端与比较器子模块21的输出端连接。

量化模块30包括比较器子模块21和计数器子模块22，其中，比较器子模块21还用于比较待量化信号的电压值和量化段参考信号的电压值，获得第二比较结果。计数器子模块22还用于基于第二比较结果记录比较器子模块21的翻转。

在一些实施例中，如图2所示，阈值判断段参考信号包括采样段参考信号V0，第一阈值判断段参考信号V1和第二阈值判断段参考信号V2。

在一些实施例中，比较器子模块21得到的第一比较结果包括待量化信号的电压值Vx小于第一阈值判断段参考信号的电压值V1，待量化信号的电压值Vx等于第一阈值判断段参考信号的电压值V1，待量化信号的电压值Vx大于第一阈值判断段参考信号的电压值V1，以及待量化信号的电压值Vx小于第二阈值判断段参考信号的电压值V2，待量化信号的电压值Vx等于第二阈值判断段参考信号的电压值V2，待量化信号的电压值Vx大于第二阈值判断段参考信号的电压值V2。

若第一阈值判断段参考信号的电压值V1大于第二阈值判断段参考信号的电压值V2，计数器子模块22确定的阈值判断结果包括：待量化信号的电压值Vx大于第一阈值判断段参考信号的电压值V1；待量化信号的电压值Vx小于或等于第一阈值判断段参考信号的电压值V1，同时，待量化信号的电压值Vx大于或等于第二阈值判断段参考信号的电压值V2；待量化信号的电压值Vx小于第二阈值判断段参考信号的电压值V2，即通过第一阈值判断段参考信号和第二阈值判断段参考信号将待量化信号分为三个区间段。

在本公开实施例中，待量化信号为差分信号，如第一输入信号VIN和第二输入信号VIP的差分信号(VIN-VIP)，将接近于0的待量化信号确定为无效待量化信号，即将V1≤Vx≤V2的待量化信号确定为无效待量化信号，其中，Vx是待量化信号的电压值。将Vx＜V1和Vx＞V2的待量化信号确定为有效待量化信号。

通过调整第一阈值判断段参考信号的电压值V1和第二阈值判断段参考信号的电压值V2，可以控制有效待量化信号和无效待量化信号的区间大小。在一些实施例中，通过调整第一阈值判断段参考信号的电压值V1和第二阈值判断段参考信号的电压值V2，可以将无效待量化信号的区间控制在10％的范围，如，当待量化信号的电压值为[-1V，1V]时，可以将无效待量化信号控制在[-0.1V，0.1V]区间内，[-1V，-0.1V]和[0.1V，1V]为有效待量化信号。

量化模块30，用于利用量化段参考信号对多段有效量化信号中任一有效待量化信号进行量化，获得待量化信号的量化结果。

在一些实施例中，量化模块30包括比较器子模块21和计数器子模块22，即量化模块30和判断模块20共用比较器子模块21和计数器子模块22。在一些实施例中，量化模块30和判断模块20采用不同的比较器子模块21和比较器子模块22。然而，量化模块30和判断模块20共用比较器子模块21和计数器子模块22，可以降低模数转换器的成本和体积。

在阈值判断阶段，利用比较器子模块21对阈值判断段参考信号和待量化信号进行比较，获得第一比较结果，利用计数器子模块22对比较器子模块21得到的第一比较结果进行统计，以确定有效待量化信号。在量化阶段，利用比较器子模块21对量化段参考信号和待量化信号进行比较，获得第二比较结果，利用计数器子模块22对比较器子模块21得到的第二比较结果进行统计，获得待量化信号的量化结果。

比较器子模块21用于比较量化段参考信号的电压值和任一段有效待量化信号的电压值，获得第二比较结果。计数器子模块22用于基于第二比较结果获得待量化信号的量化结果。

在一些实施例中，比较器子模块21比较量化段参考信号和有效待量化信号，当比较器子模块21发生翻转时，计数器子模块22停止计数。

在一些实施例中，如图2所示，模数转换器还包括共模电压模块40和参考电压模块50，其中，

共模电压模块40，用于产生比较器子模块21的共模电压VCM，共模电压模块40的输出端与比较器子模块21的第二输入端电连接。

当将共模电压模块40与比较器子模块21的第二输入端电连接时，向比较器子模块21输入共模电压VCM时，对待量化信号参考信号进行采样。

参考电压模块50，用于产生比较器子模块21的参考电压VREF，参考电压模块的输出端与比较器子模块21的第二输入端电连接。

在阈值判断完成后，若计数器子模块22的最高计数值为“1”，则将参考电压模块50与比较器子模块21的第二输入端电连接，否则，则断开参考电压模块50和比较器子模块21的第二输入端电连接。

本公开实施例提供的模数转换器，获取模块获取的参考信号包括阈值判断段参考信号和量化段参考信号，判断模块利用阈值判断段参考信号对待量化信号进行阈值判断，将待量化信号中容易受噪声影响的无效带量化信号去除，确定多段有效待量化信号，量化模块在量化待量化信号时，不需要对所有的有效待量化信号进行量化，只需要对多段有效待量化信号中任一段有效待量化信号进行量化，即可获得待量化信号的量化结果，从而提高量化的效率。

本公开实施例还提供一种量化方法，该量化方法可以提高量化效率。图3为本公开实施例提供的量化方法的流程图。如图3所示，量化方法包括：

步骤S301，获取待量化信号和参考信号，其中，参考信号包括阈值判断段参考信号和量化段参考信号，待量化信号和参考信号均是模拟信号。

步骤S302，利用阈值判断段参考信号对待量化信号进行阈值判断，确定多段有效待量化信号。

步骤S303，利用量化段参考信号对多段有效量化信号中任一段有效待量化信号进行量化，获得待量化信号的量化结果。

本公开实施例提供的量化方法，参考信号包括阈值判断段参考信号和量化段参考信号，利用阈值判断段参考信号对待量化信号进行阈值判断，将待量化信号中容易受噪声影响的无效带量化信号去除，确定多段有效待量化信号，在量化待量化信号时，不需要对所有的有效待量化信号进行量化，只需要对多段有效待量化信号中任一段有效待量化信号进行量化，即可获得待量化信号的量化结果，从而提高量化的效率。

在一些实施例中，参考信号包括一段或多段阈值判断段参考信号，每段阈值判断段参考信号的电压值不同。

如图2所示，参考信号包括两段阈值判断段参考信号，其中，第一阈值判断段参考信号的电压值为V1，第二阈值判断段参考信号的电压值为V2，V1≠V2。

在一些实施例中，参考信号包括一段阈值判断段参考信号，可以对待量化信号的正向或待量化信号的负向进行判断。例如，利用一段阈值判断段参考信号对待量化信号的正向进行判断，若待量化信号的电压值小于或等于该阈值判断段参考信号的电压值，则该待量化信号为无效待量化信号，否则，为有效待量化信号。再如，利用一段阈值判断段参考信号对待量化信号的负向进行判断，若待量化信号的电压值大于或等于该阈值判断段参考信号的电压值，则该待量化信号为无效待量化信号，否则，为有效待量化信号。

在一些实施例中，参考信号包括多段阈值判断段参考信号。如图4所示，参考信号包括四段阈值判断段参考信号，其中，第一阈值判断段参考信号的电压值为V1，第二阈值判断段参考信号的电压值为V2，第三阈值判断段参考信号的电压值为V3，第四阈值判断段参考信号的电压值为V4，而且，V1≠V2≠V3≠V4。

利用第二阈值判断段参考信号的电压值V2和第四阈值判断段参考信号的电压值V4分别对待量化信号的正向和负向进行阈值判断。当待量化信号的电压值大于第二阈值判断段参考信号的电压值V2时，待量化信号为有效待量化信号。当待量化信号的电压值小于或等于第二阈值判断段参考信号的电压值V2，且大于或等于第四阈值判断段参考信号的电压值V4时，待量化信号为无效待量化信号。当待量化信号的电压值小于第四阈值判断段参考信号的电压值V4时，待量化信号为有效待量化信号。

在确定待量化信号的电压值大于第二阈值判断段参考信号的电压值V2时，可以参考第一阈值判断段参考信号的电压值V1来提高量化段参考信号的电压值，使得量化段参考信号能够与待量化信号交叉。在该实施例中，利用多个阈值判断的方式，更加准确的确定量化段参考信号的电压值，不必多次调整量化段参考信号的电压值以将量化段参考信号的电压值确定在合适的范围，从而可以更加高效的实现对有效待量化信号的量化效率。

需要说明的是，本公开实施例仅列举了参考信号的两种，但本公开并不绝限于此，参考信号可以仅包括一段阈值判断段参考信号，也可以是更多段阈值判断段参考信号。当参考信号包括多段阈值判断段参考信号时，每段阈值判断段参考信号的电压值不同。

在一些实施例中，如图2所示，参考信号还包括采样段参考信号，在采样段参考信号，模数转换器用于采集待量化信号，不进行阈值判断和量化步骤。

阈值判断段参考信号包括第一阈值判断段参考信号和第二阈值判断段参考信号，第一阈值判断段参考信号的电压值V1和采样段参考信号的电压值V0之间的第一电压差值与第二阈值判断段参考信号的电压值V2和采样段参考信号的电压值V0之间的第二电压差值相等。换言之，本公开实施例中，第一阈值判断段参考信号的电压值V1和第二阈值判断段参考信号的电压值V2相对于采样段参考信号的电压值V0对称。本公开实施例中，第一阈值判断段参考信号的电压值V1和第二阈值判断段参考信号的电压值V2也可以不对称，但第一阈值判断段参考信号的电压值V1和第二阈值判断段参考信号的电压值V2分别位于采样段参考信号的电压值V0的两侧。如第一阈值判断段参考信号的电压值V1与采样段参考信号的电压值V0一致；或者，第二阈值判断段参考信号的电压值V2与采样段参考信号的电压值V0一致；或者，第一阈值判断段参考信号的电压值V1和第二阈值判断段参考信号的电压值V2也可以是不同的其它数值。

在一些实施例中，步骤S302，利用阈值判断段参考信号对待量化信号进行阈值判断，确定多段有效待量化信号，包括：

参考信号从采样段参考信号跳变至第一阈值判断段参考信号时，利用第一阈值判断段参考信号对待量化信号进行阈值判断，获得第一阈值判断结果；参考电压从第一阈值判断段参考信号跳变至第二阈值判断段参考信号时，利用第二阈值判断段参考信号对待量化信号进行阈值判断，获得第二阈值判断结果；基于第一阈值判断结果和第二阈值判断结果对待量化信号进行分段，确定多段有效待量化信号。

本公开实施例中，阈值判断结果包括第一阈值判断结果和第二阈值判断结果，第一阈值判断结果是第一阈值判断段参考信号的电压值与待量化信号的电压值的比对结果，第二阈值判断结果是第二阈值判断段参考信号的电压值与待量化信号的电压值的比对结果。基于第一阈值判断结果和第二阈值判断结果可以将待量化信号分为多段有效待量化信号。

在一些实施例中，若第一阈值判断段参考信号的电压值大于或等于第二阈值判断段参考信号的电压值；则基于第一阈值判断结果和第二阈值判断结果，对所述待量化信号进行分段，确定多段有效待量化信号，包括：

若待量化信号的电压值大于第一阈值判断段参考信号的电压值，则该待量化信号为有效待量化信号；若待量化信号的电压值小于或等于第一阈值判断段参考信号的电压值、且待量化信号的电压值大于或等于第二阈值判断段参考信号的电压值，则该待量化信号为无效待量化信号；若待量化信号的电压值小于第二阈值判断段参考信号的电压值，则该待量化信号为有效待量化信号。

示例地，待量化信号的电压值Vx大于第一阈值判断段参考信号的电压值V1；待量化信号的电压值Vx小于或等于第一阈值判断段参考信号的电压值V1，同时，待量化信号的电压值Vx大于或等于第二阈值判断段参考信号的电压值V2；待量化信号的电压值Vx小于第二阈值判断段参考信号的电压值V2，即通过第一阈值判断段参考信号和第二阈值判断段参考信号将待量化信号分为三个区间段。

当待量化信号为差分信号时，将接近于0的待量化信号确定为无效待量化信号，即将V1≤Vx≤V2的待量化信号确定为无效待量化信号。将Vx＜V1和Vx＞V2的待量化信号确定为有效待量化信号。

在一些实施例中，步骤S203，利用量化段参考信号对多段有效量化信号中任一段有效待量化信号进行量化，获得待量化信号的量化结果，包括：

比较量化段参考信号与任一段有效待量化信号，获得多个第二比较结果；基于多个第二比较结果获得待量化信号的量化结果。

在本公开实施例中，量化段参考信号与任一段有效待量化信号进行比较时，获得第二比较结果，由于每个时钟周期进行一次比较，而且每次量化都要执行多次比较，因此，每次量化都可获得多个第二比较结果。对这些第二比较结果进行计数，可以获得量化结果。

本公开实施例由于只需要对任一段有效待量化信号进行量化，不需要对所有待量化信号进行量化，减少了比较次数，量化时间仅需要2^n-1个时钟，相对于目前的2ⁿ个时钟，提高了量化速度。

为了更好地理解本公开实施例提供的模数转化器及量化方法，下面以参考信号包括两个阈值判断段参考信号为例进行说明。

在本公开实施例中，如图5所示，采样段参考信号的电压值为VA+VTH，第一阈值判断段参考信号的电压值为VA+2*VTH，第二阈值判断段参考信号的电压值为VA。其中，VA＝127*LSB，VTH＝k*LSB，LSB表示量化精度，k值可以通过寄存器设定。

待量化信号为是第一输入信号VIN和第二输入信号VIP的差分信号(VIN-VIP)，本公开实施例对输入的差分信号的差值进行量化，量化精度为8bit。需说明的是，量化精度可以根据需要任意设定。

在本公开实施例中，如图1所示，比较器子模块21的第一输入端INN接入待量化信号，比较器子模块21的第二输入端INP接入参考信号，也可以接入共模电压信号或参考电压信号。比较器子模块21输出为高电平时，计数器子模块22计数；比较器子模块21输出为低电平，计数器子模块22不计数。

如图6所示，模数转换器的工作时序图。在图6中，DAC_CODE是控制参考信号的输入码值(均为对应的十进制数值)：采样阶段DAC_CODE＝(127+k)；阈值判断阶段DAC_CODE由(127+2k)变成127；精细量化阶段DAC_CODE由127线性下降至0。

CNT_RSTN为计数器复位信号，在比较器子模块采样阶段进行复位清零。

CNT_CLK0是阈值判断阶段的时钟信号，在每个量化周期内，只有2个高脉冲，并且上升沿为触发沿，其中，第一个上升沿对应在DAC_CODE从(127+2k)跳变成127的时候，判断待量化信号处于哪个区间段。

CNT_CLK1为细量化开始后的时钟信号，在每个量化周期内，有127个高脉冲；

LATCH信号为把计数器里的码值Q<7:0>存入锁存器里的信号，得到锁存器码值DOUT<7:0>。

结合图1、图5和图6所示，模数转换器的量化过程包括：

步骤S61，在采样段参考信号阶段，第一输入信号VIN和采样段参考信号被分别输入比较器子模块的第一输入端INN和第二输入端INP。

步骤S62，第二输入信号VIP被输入比较器子模块的第一输入端，此时，比较器子模块的第一输入端的电压变化量为(VIN-VIP)的绝对值。

步骤S63，当参考电压从采样段参考信号的电压值(VA+VTH)跳变至第一阈值判断段参考信号的电压值(VA+2*VTH)时，进行第一次阈值判断，即比较待量化信号(VIN-VIP)的差值和-VTH的大小。如果(VIN-VIP)<-VTH，比较器子模块输出由高电位翻转为低电位，CNT_CLK0信号的第一个上升沿不计数，计数器子模块输出第一计数码值Q<7>＝0，第二计数码值Q_TMP<7>＝0；如果(VIN-VIP)>-VTH，比较器子模块输出为高电平，CNT_CLK0信号的第一个上升沿计一个数，比较器子模块输出第一计数码值Q<7>＝0，第二计数码值Q_TMP<7>＝1。其中，Q<7>是Q<7:0>中的最大值。

步骤S64，当参考信号的输出电压从第一阈值判断段参考信号的电压值(VA+2*VTH)跳变至第二阈值判断段参考信号的电压值VA时，进行第二次阈值判断，即比较(VIN-VIP)差值和VTH的大小；如果(VIN-VIP)<VTH，则比较器子模块输出由高电位翻转为低电位,CNT_CLK0信号的第二个上升沿不计数，计数器子模块输出不变，即第一计数码值Q<7>＝0，第二计数码值Q_TMP<7>＝1；如果(VIN-VIP)>VTH，比较器子模块输出仍为高电位，CNT_CLK0信号的第二个上升沿继续计一个数，计数器子模块输出第一计数码值Q<7>＝1，第二计数码值Q_TMP<7>＝0。

步骤S65，基于上述阈值判断结果，对待量化信号进行分段：

当VIN-VIP<-VTH时，第一计数码值Q<7>＝0，第二计数码值Q_TMP<7>＝0，待量化信号为有效待量化信号；

当-VTH＝<VIN-VIP＝<VTH时，第一计数码值Q<7>＝0，第二计数码值Q_TMP<7>＝1，待量化信号为无效待量化信号；

当VIN-VIP>＝VTH时，第一计数码值Q<7>＝1，第二计数码值Q_TMP<7>＝0，待量化信号为有效待量化信号。

当第一计数码值Q<7>＝0时，参考电压模块与比较器子模块的第二输入端INP电连接，此时，第二输入端INP的值为VREF，即VREF＝VCM+VTH+VA。当第一计数码值Q<7>＝1时，参考电压模块与比较器子模块的第二输入端INP断开，第二输入端INP的值维持原状。

不难理解，通过阈值判断结果将待量化信号分为三段，其中中间段为接近0的无效待量化信号。

步骤S66，基于阈值判断结果对其中一段有效待量化信号进行量化。

在步骤S66中，在阈值判断结果为第一计数码值Q<7>＝0，输入差分信号(VIN-VIP)>0，量化段参考信号的电压从VA线性下降至0，并按照图7所示波形进行量化，比较器子模块的第一输入端INN和第一输入端INP的波形，比较器子模块的第一输入端INP从VCM+VTH+VA下降至VCM+VTH；如果阈值判断结果为第一计数码值Q<7>＝1，(VIN-VIP)>0，量化段参考信号的电压从VA线性下降至0，并按照图8所示波形进行量化，比较器子模块的第一输入端INP从VCM-VTH下降至VCM-VTH-VA；每次细量化只需执行2⁷-1＝127个时钟周期，因而比传统的8bit单斜式ADC的量化时间短(传统量化时间为2⁸-1个时钟周期)。在图7所示的参考信号的量化段参考信号中，相比于第二阈值判断参考信号的电压值而言，在量化开始阶段有一个信号值的抬升过程，即图7的参考信号中在‘阈值判断’与‘量化’阶段交接处，参考信号从VCM-VTH抬升至VCM+VTH+VA，以使得量化段参考信号的斜坡信号与待量化信号产生交叉。可以理解的是，量化段参考信号的抬升值可以根据经验值，或者结合第一阈值判断段参考信号的电压值确定信号的抬升值。

步骤S67，计数器子模块中所有计数器码值Q<7:0>在LATCH信号高脉冲时，存入锁存器(图中未示出)中，获得量化后的码值DOUT<7:0>。

图9为本公开实施例提供的模数转换器输出的码值曲线图。其中，横轴是待量化信号，即(VIN-VIP)的差值，纵轴是量化输出的8bit码值。由图可知，在无效待量化信号段(VIN-VIP)＝[-VTH，VTH]，输出码值为8’h7f，即未进行量化；在(VIN-VIP)>VTH时，输出的码值在(8’h7f，8’hff]内；在(VIN-VIP)<-VTH时，输出的码值在[0，8’h7f)内。

图10为目前的模数转换器输出的码值曲线图。由图10可知，无效待量化信号段[-VTH，VTH]也进行了量化。对无效待量化信号段进行量化，降低了量化的效率。而本公开实施例仅对有效待量化信号进行量化，可以提高量化效率，而且，可以只选择有效待量化信号中的一段有效待量化信号进行量化，从而进一步提高量化效率。

本公开实施例提供的量化方法及模数转换器可以应用于多种领域，如各种传感器、仪器仪表、图像语音识别等场合，可以提高量化速度，而且结合了ADC所具有的精度高，面积小的优势。

可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例和模数转换器，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。

图11为本公开实施例提供的一种电子设备的框图。

参照图11，本公开实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器1101；至少一个存储器1102，以及一个或多个I/O接口1103，连接在处理器1101与存储器502之间；其中，存储器1102存储有可被至少一个处理器1101执行的一个或多个计算机程序，一个或多个计算机程序被至少一个处理器1101执行，以使至少一个处理器1101能够执行上述的量化方法。

本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，计算机程序在被处理器/处理核执行时实现上述的量化方法。计算机可读存储介质可以是易失性或非易失性计算机可读存储介质。

本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，电子设备中的处理器执行上述量化方法。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读存储介质上，计算机可读存储介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。

如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读程序指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存或其他存储器技术、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读程序指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里所描述的计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包(Software DevelopmentKit，SDK)等等。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(***)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其他实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本公开的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims

1.一种量化方法，其特征在于，包括：

获取待量化信号和参考信号，其中，所述参考信号包括阈值判断段参考信号和量化段参考信号；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考信号包括一段或多段所述阈值判断段参考信号，每段所述阈值判断段参考信号的电压值不同。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参考信号还包括采样段参考信号；

所述阈值判断段参考信号包括第一阈值判断段参考信号和第二阈值判断段参考信号，所述第一阈值判断段参考信号的电压值和所述采样段参考信号的电压值之间的第一电压差值与所述第二阈值判断段参考信号的电压值和所述采样段参考信号的电压值之间的第二电压差值相等。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述阈值判断段参考信号对所述待量化信号进行阈值判断，确定多段有效待量化信号，包括：

所述参考信号从所述采样段参考信号跳变至所述第一阈值判断段参考信号时，利用所述第一阈值判断段参考信号对所述待量化信号进行阈值判断，获得第一阈值判断结果；

所述参考电压从所述第一阈值判断段参考信号跳变至所述第二阈值判断段参考信号时，利用所述第二阈值判断段参考信号对所述待量化信号进行阈值判断，获得第二阈值判断结果；

基于所述第一阈值判断结果和所述第二阈值判断结果对所述待量化信号进行分段，确定所述多段有效待量化信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一阈值判断段参考信号的电压值大于或等于所述第二阈值判断段参考信号的电压值；

所述基于所述第一阈值判断结果和所述第二阈值判断结果对所述待量化信号进行分段，确定所述多段有效待量化信号，包括：

若所述待量化信号的电压值大于所述第一阈值判断段参考信号的电压值，则该所述待量化信号为所述有效待量化信号；

若所述待量化信号的电压值小于或等于所述第一阈值判断段参考信号的电压值、且所述待量化信号的电压值大于于或等于所述第二阈值判断段参考信号的电压值，则该所述待量化信号为无效待量化信号；

若所述待量化信号的电压值小于所述第二阈值判断段参考信号的电压值，则该所述待量化信号为所述有效待量化信号。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述量化段参考信号对所述多段有效量化信号中任一段所述有效待量化信号进行量化，获得所述待量化信号的量化结果，包括：

比较量化段参考信号与任一段所述有效待量化信号，获得多个第二比较结果；

基于所述多个第二比较结果获得所述待量化信号的量化结果。

7.一种模数转换器，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的模数转换器，其特征在于，所述判断模块包括：

比较器子模块，用于比较所述阈值判断段参考信号的电压值和所述待量化信号的电压值，获得第一比较结果；所述比较器子模块的第一输入端与所述获取模块的第一输出端电连接，所述比较器的第二输入端与所述获取模块的第二输出端电连接；

计数器子模块，用于基于所述第一比较结果确定阈值判断结果；所述计数器子模块的输入端与所述比较器子模块的输出端连接。

9.根据权利要求8所述的模数转换器，其特征在于，所述比较器子模块，还用于比较所述量化段参考信号的电压值和任一段所述有效待量化信号的电压值，获得第二比较结果；

计数器子模块，还用于基于所述第二比较结果获得所述待量化信号的量化结果。

10.根据权利要求8所述的模数转换器，其特征在于，还包括：

共模电压模块，用于产生所述比较器子模块的初始共模电压，所述共模电压模块的输出端与所述比较器子模块的第二输入端电连接；

参考电压模块，用于产生所述比较器子模块的参考电压，所述参考电压模块的输出端与所述比较器子模块的第二输入端电连接。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的一个或多个计算机程序，一个或多个所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-6中任一项所述的量化方法。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的量化方法。