CN103297050B - 模数转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种模数转换器，包括石墨烯器件的多路分配器，其中，所述多路分配器包括多条石墨烯通道及栅，所有石墨烯通道的一端连接在同一个端点，该端点接模拟输入信号，石墨烯通道的另一端分别接不同的输出端，所有石墨烯通道与栅接触电连接，石墨烯通道与栅的夹角互不相同。由于不同的石墨烯通道的入射波角度不同，在模拟输入信号变化时，每条石墨烯通道的输出端的变化都不相同，从而使石墨烯通道的输出信号具有不同的组合，即，仅通过石墨烯通道便可实现模拟信号转换为多位的数字信号，其设计简单且速度快。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域，更具体地说，涉及一种模数转换器。
背景技术
模数转换器(A/D Converter，或ADC)广泛应用在模拟电路中，是将模拟信号转换为数字信号的器件，也就是说，将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。
如图1所示，为一个两位的电压模数转换器，如果设置参考电压VREF为1V，那么输出信号B0B1有00、01、10、11这四种编码，分别代表输入电压在0V-0.25V,0.26V-0.5V,0.51V-0.75V,0.76V-1V时的对应输入，分为4个等级编码，当一个VIN为0.8V的信号输入时，转换器输出的数据为11。
目前，有多种模数转换器的设计，如Sigma-delta模数转换器(Sigma-delta ADC)、直接转换模数转换器(Direct conversion ADC)、管道模数转换器(Pipeline ADC)等等，这些ADC的设计通常都比较复杂，而随着科技的不断发展，对集成电路的性能如速度等提出了更高的要求，如何设计出结构简单且速度快的模数转化器成为人们不断追求的目标。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种模数转换器，结构简单且速度快。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种模数转换器，包括：石墨烯器件的多路分配器，其中，所述多路分配器包括多条石墨烯通道及栅，所有石墨烯通道的一端连接在同一个端点，该端点接模拟输入信号，石墨烯通道的另一端分别接不同的输出端，所有石墨烯通道与栅接触电连接，石墨烯通道与栅的夹角互不相同。
可选地，石墨烯通道从所述端点以发射状分布。
可选地，所述栅为一条。
可选地，所述栅为多条，分别与不同的石墨烯通道接触电连接。
可选地，所述石墨烯通道为单层石墨烯薄膜。
可选地，每条石墨烯通道的输出端还接有接地电阻。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例的模数转换器，石墨烯通道与栅接触电连接，石墨烯通道与栅的夹角互不相同，这样，由于不同的石墨烯通道的入射波角度不同，在模拟输入信号变化时，每条石墨烯通道的输出端的变化都不相同，从而使石墨烯通道的输出信号具有不同的组合，即，仅通过石墨烯通道便可实现模拟信号转换为多位的数字信号，其设计简单且速度快。
附图说明
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为根据本发明实施例的模数转换器中的多路分配器的结构示意图；
图2为根据本发明实施例的模数转化器的等效电路示意图；
图3为石墨烯材料的入射波角度θ示意图；
图4为在不同的势垒高度下随入射波角度θ变化的隧穿率曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明提出了一种模数转换器，参考图1所示，包括：石墨烯器件的多路分配器400，该多路分配器400包括多条石墨烯通道100-1-100-4及栅300，所有石墨烯通道100-1-100-4的一端连接在同一个端点200，该端点接模拟输入信号In，石墨烯通道的另一端分别接不同的输出端Out0-Out3，所有石墨烯通道100-1-100-4与栅300接触电连接，石墨烯通道100-1-100-4与栅300的夹角θ0-θ3互不相同。
根据研究表明，对于石墨烯材料，电子穿过势垒时，其隧穿率同入射波与势垒的夹角有关，只有在势垒高度及入射波角度为某一特定值的时候，隧穿率为1，也就是说，为100％隧穿。
如图3所示，入射波角度θ为入射波同势垒的夹角，如图4所示，为在不同的势垒高度下，随入射波角度θ变化的隧穿率曲线图(参考自：M.I.Katsnelson,et.al.,NaturePhysics 2,pp.620-625,2006)，曲线A为势垒高度为200mv，曲线B为势垒高度为285mv，可以看出，不同势垒高度下，只有特定的角度的隧穿率为1，如势垒高度为200mv的0°、+/-40°左右时,势垒高度为285mv的0°、+/-70°左右时，也就是说，在同一势垒高度下，特定的射波角度θ能达到完全隧穿。
本发明中的模数转换器，由连接在同一个端点上的多条石墨烯通道形成，该端点为模拟输入信号的输入端In，石墨烯通道与栅接触电连接，且石墨烯通道与栅的夹角互不相同，这样，不同的石墨烯通道Out0-Out3的入射波角度不同，在模拟输入信号变化时，每条石墨烯通道的输出端Out0-Out3的变化都不相同，从而使石墨烯通道的输出信号具有不同的组合，即，仅通过石墨烯通道便可实现模拟信号转换为多位的数字信号，其设计简单且速度快。
如图2所示，为包括图1实施例中的多路分配器的模数转换器等效电路示意图，图1中的多路分配器400的栅端接VDD，石墨烯通道一端的连接端点接模拟输入信号In，石墨烯通道的输出端Out0-Out3接有接地电阻R0-R3，对应数字信号的输出位Bit0-Bit3，在VDD一定时，模拟输入信号In端的电压变化，由于石墨烯通道具有不同的入射波角度，其隧穿率各不相同(通道中的电流不同)，在不同的模拟输入信号In下，在石墨烯通道的另一端(输出端)Out0-Out3会对应不同的电压组合，从而使输出位Bit0-Bit3对应不同的数字信号的状态，从而实现将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的功能。
本发明的模数转换器仅通过石墨烯通道便可实现模拟信号转换为多位的数字信号，其设计简单，具有速度快和功耗低的特点。
在本发明中，石墨烯通道与栅接触电连接，也就是说为直接电连接。在本发明的实施例中，可以根据具体的电路的需求，来设计石墨烯通道与栅的夹角、石墨烯通道及栅的排布，在一些实施例中，如图1所示，石墨烯通道从所述端点以发射状分布，一条栅穿过所有的石墨烯通道，使其入射波角度分别为θ0、θ1、θ2、θ3，在该不同的角度下对应不同的角度才会完全隧穿。在其他实施例中，所述栅还可以为多条(图未示出)，分别与不同的石墨烯通道接触电连接，例如，有两条栅，四条石墨烯通道，一条栅与其中两条石墨烯通道电连接，另一条栅与另外的两条石墨烯通道电连接，以适应不同电路设计的需求。此处仅为示例，凡是在本发明思想涵盖的范围，都在本发明保护的范围内。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种模数转换器，其特征在于，包括：
石墨烯器件的多路分配器，其中，所述多路分配器包括多条石墨烯通道及栅，所有石墨烯通道的一端连接在同一个端点，该端点接模拟输入信号，石墨烯通道的另一端分别接不同的输出端，所有石墨烯通道与栅接触电连接，石墨烯通道与栅的夹角互不相同。
2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，石墨烯通道从所述端点以发射状分布。
3.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述栅为一条。
4.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述栅为多条，分别与不同的石墨烯通道接触电连接。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的模数转换器，其特征在于，所述石墨烯通道为单层石墨烯薄膜。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的模数转换器，其特征在于，每条石墨烯通道的输出端还接有接地电阻。
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Non-Patent Citations (1)
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| 《石墨烯分子模拟研究进展》;莫尊理等;《材料导报》;20110915;第25卷(第9期);第122 -124页 * |
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