CN207968465U - 一种模数转换电路及其终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模数转换电路及其终端设备，用于改善现有技术中模数转换电路。所述模数转换电路包括：GPIO端口、电源、模数转换ADC端口、第一MOS管和第二MOS管、第一传感数据检测元件和第二传感数据检测元件，其中，所述第一传感数据检测元件的一端与所述第一MOS管的漏级连接，所述第一传感数据检测元件的另一端与所述ADC端口连接；所述第二传感数据检测元件的一端与所述第二MOS管的漏级连接，所述第二传感数据检测元件的另一端与所述ADC端口连接；所述GPIO端口的输出端分别与所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极连接，所述GPIO端口输出脉冲宽度调制信号；所述电源的输出端分别与所述第二MOS管的源极和所述第二MOS管的源极连接。

Description

一种模数转换电路及其终端设备

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种模数转换电路及其终端设备。

背景技术

随着终端技术的快速发展，终端设备的功能越来越多，比如可以为用户提供方向、位置、温度等传感数据检测的功能，即将一些模拟信号转换成数字信号，这就需要用到模数转换(Analog-to-Digital Converter，ADC)端口。

目前，为了满足终端设备为用户提供的更多类型的传感数据的需求，往往通过额外增加终端设备的电路中的ADC端口数量。以现有的检测温度的电路为例，该ADC检测电路如图1所示，包括电源V、电阻R和用于检测温度的热敏电阻(Negative TemperatureCoefficient，NTC)，在实际应用中可以通过ADC端口对分压处的电压检测，以及NTC的阻值与温度关系确定出此时NTC处的温度。

然而，在上述场景中，若额外增加ADC端口，则需要额外增加ADC芯片，这便会增加终端设备的电路设计的复杂度和成本。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种模数转换电路及其终端设备，以改善现有技术中模数转换电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：第一方面，本实用新型实施例提供了一种模数转换电路，包括通用输入输出GPIO端口、电源、模数转换ADC端口、第一金属氧化物半导体场效应MOS管和第二MOS管、第一传感数据检测元件和第二传感数据检测元件，其中，

所述第一传感数据检测元件的一端与所述第一MOS管的漏级连接，所述第一传感数据检测元件的另一端与所述ADC端口连接；

所述第二传感数据检测元件的一端与所述第二MOS管的漏级连接，所述第二传感数据检测元件的另一端与所述ADC端口连接；

所述GPIO端口的输出端分别与所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极连接，所述GPIO端口输出脉冲宽度调制信号；

所述电源的输出端分别与所述第二MOS管的源极和所述第二MOS管的源极连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种终端设备，包括：第一方面提供的模数转换电路。

本实用新型实施例提供的模数转换电路，包括GPIO端口、电源、ADC端口、第一MOS管和第二MOS管、以及第一传感数据检测元件和第二传感数据检测元件，按照本实用新型实施例提供的连接方式，当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的电压与电源的输出电压之差满足第一MOS管的导通条件且不满足第二MOS管的导通条件时，第一MOS管导通，此时ADC端口处便可以检测到第一传感数据检测元件的分压，而当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的电压与电源的输出电压之差满足第二MOS管的导通条件且不满足第一MOS管的导通条件时，第二MOS管导通，此时ADC端口处便可以检测到第二传感数据检测元件的分压，这样便可以通过一个ADC端口检测到两个传感数据检测元件的分压，从而实现ADC端口的复用，进而在不增加ADC芯片的前提下改善了现有的模数转换电路。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种模数转换电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第一种模数转换电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第二种模数转换电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的第三种模数转换电路的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型实施例提供一种模数转换电路及其终端设备，相较于现有技术而言，该模数转换电路添加了MOS管，和用于输入脉冲宽度调制信号的GPIO端口，利用不同类型的MOS管的阈值电压不同，结合GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的高低电平来控制这些不同类型的MOS管的导通或断开，从而在不额外添加ADC芯片的前提下实现了ADC端口复用，改善了现有技术中的模数转换电路。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

请参见图2，为本实用新型实施例提供的一种模数转换电路的结构示意图。该模数转换电路包括：GPIO端口、电源V、ADC端口、第一金属氧化物半导体场效应(Metal OxideSemiconductor，MOS)管G1和第二MOS管G2、第一传感数据检测元件D1和第二传感数据检测元件D2，其中，第一传感数据检测元件D1的一端与第一MOS管G1的漏级连接，第一传感数据检测元件D1的另一端与ADC端口连接；第二传感数据检测元件D2的一端与第二MOS管G2的漏级连接，第二传感数据检测元件D2的另一端与ADC端口连接；GPIO端口的输出端分别与第一MOS管G1的栅极和第二MOS管G2的栅极连接，GPIO端口输出脉冲宽度调制信号；电源V的输出端分别与第二MOS管G2的源极和第二MOS管G2的源极连接。

在实际应用中，由于N型MOS管的栅源电压VGS大于其阈值电压时便可以导通，而P型MOS管的栅源电压VGS小于其阈值电压时才可以导通，因此，本实用新型实施例可以利用N型MOS管和P型MOS管的这一特征，通过控制GPIO端口输入脉冲宽度调制信号的高低电平来控制第一MOS管和第二MOS管的导通或者断开，从而实现一个ADC端口能够检测两个传感数据检测元件的分压，也就是实现ADC端口复用。

可选的，上述第一MOS管G1可以为N型MOS管，第二MOS管G2为P型MOS管；或者，第一MOS管G1也可以为P型MOS管，第二MOS管G2为N型MOS管。

当第一MOS管G1为N型MOS管，第二MOS管G2为P型MOS管，则当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为高电平，且其峰值电压与电源V的输出电压之差大于N型MOS管的阈值电压时，此时第一MOS管G1导通，而由于第二MOS管G2为P型MOS管，因此第二MOS管G2处于不导通的状态，则此时ADC端口只检测第一传感数据检测元件D1的分压。

当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为低电平，且其峰值电压与电源V的输出电压之差小于P型MOS管的阈值电压时，此时第二MOS管G2导通，而由于第一MOS管G1为N型MOS管，因此第一MOS管G1处于不导通的状态，则此时ADC端口只检测第二传感数据检测元件D2的分压。

当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的占空比为50％，则当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为高电平，且其峰值电压与电源V的输出电压之差大于N型MOS管的阈值电压时，此时第一MOS管G1导通，第二MOS管G2处于不导通的状态，则此时ADC端口只检测第一传感数据检测元件D1的分压；而当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为低电平，且其峰值电压与电源V的输出电压之差小于P型MOS管的阈值电压时，此时第二MOS管G2导通，第一MOS管G1处于不导通的状态，则此时ADC端口只检测第二传感数据检测元件D1的分压。

当第一MOS管G1为N型MOS管，第二MOS管G2为P型MOS管时，通过GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的高低电平控制第一MOS管G1和第二MOS管G2导通状态来实现ADC端口复用的原理与上述所述的原理类似，此处不再赘述。

在实际应用中，当该模数转换电路应用于手机等终端设备时，该模数转换电路中的电压可以为1.8v，GPIO端口则可以输出1.8v电平的脉冲宽度调制信号。

请参见图3，本发明实施例还提供第二种模数转换电路，该模数转换电路还包括反相器M，GPIO端口的输出端经由反相器与第二MOS管的栅极连接。具体来说，反相器M的反向输入端与GPIO口连接，反相器M的输出端与第二MOS管的栅极连接。在实际应用中，为了简化电路设计，该反相器M的系数可以为-1。

可选的，图3中的第一MOS管G1和第二MOS管G2可以为P型MOS管；或者，如图4所示，第一MOS管和第二MOS管也可以为N型MOS管。

当第一MOS管G1和第二MOS管G2均为P型MOS管，则当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为低电平，且其峰值电压与电源V的输出电压之差小于P型MOS管的阈值电压(即满足P型MOS管的导通条件)时，此时第一MOS管G1导通，而由于GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号还经由反相器与第二MOS管G2的栅极连接，因此，此时第二MOS管G2的栅源电压则大于其阈值电压，第二MOS管G2便处于不导通的状态，则此时ADC端口只检测第一传感数据检测元件D1的分压。

当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为高电平，且其峰值电压的绝对值与电源V的输出电压之差大于P型MOS管的阈值电压时，由于此时第一MOS管G1的栅源电压大于其阈值电压，因此第一MOS管G1处于不导通的状态，而由于GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号还经由反相器与第二MOS管G2的栅极连接，且该反相器的系数为-1，因此其栅源电压小于其阈值电压(即满足P型MOS管的导通条件)，该第二MOS管G2导通，则此时ADC端口只检测第二传感数据检测元件D2的分压。

当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的占空比为50％，则当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为低电平，且其峰值电压与电源V的输出电压之差小于P型MOS管的阈值电压时，此时第一MOS管G1导通，第二MOS管G2处于不导通的状态，则此时ADC端口只检测第一传感数据检测元件D1的分压；而当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为高电平，且其峰值电压与电源V的输出电压之差大于P型MOS管的阈值电压时，此时第二MOS管G2导通，第一MOS管G1处于不导通的状态，则此时ADC端口只检测第二传感数据检测元件D1的分压。

当第一MOS管G1和第二MOS管G2均为N型MOS管，则当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为高电平，且其峰值电压与电源V的输出电压之差大于N型MOS管的阈值电压(即满足N型MOS管的导通条件)时，此时第一MOS管G1导通，而由于GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号还经由反相器与第二MOS管G2的栅极连接，因此，此时第二MOS管G2的栅源电压则小于其阈值电压，第二MOS管G2便处于不导通的状态，则此时ADC端口只检测第一传感数据检测元件D1的分压。

当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为低电平，且其峰值电压的绝对值与电源V的输出电压之差小于N型MOS管的阈值电压时，由于此时第一MOS管G1的栅源电压小于其阈值电压，因此第一MOS管G1处于不导通的状态，而由于GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号还经由反相器与第二MOS管G2的栅极连接，且该反相器的系数为-1，因此其栅源电压大于其阈值电压(即满足N型MOS管的导通条件)，该第二MOS管G2导通，则此时ADC端口只检测第二传感数据检测元件D2的分压。

当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的占空比为50％，则当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为高电平，且其峰值电压与电源V的输出电压之差大于N型MOS管的阈值电压时，此时第一MOS管G1导通，第二MOS管G2处于不导通的状态，则此时ADC端口只检测第一传感数据检测元件D1的分压；而当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号为低电平，且其峰值电压与电源V的输出电压之差的绝对值大于N型MOS管的阈值电压时，此时第二MOS管G2导通，第一MOS管G1处于不导通的状态，则此时ADC端口只检测第二传感数据检测元件D1的分压。

在实际应用中，当该模数转换电路应用于手机的模数转换电路时，该模数转换电路中的电压可以为1.2v，GPIO端口则可以输出1.8v电平的脉冲宽度调制信号。

可选的，为了能够实现对第一MOS管G1和第二MOS管G2的导通或者断开的控制，本实用新型实施例中的GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的峰值电压与电源的输出电压的差值的绝对值大于第一MOS管G1和第二MOS管G2的阈值电压。

在实际应用中，为了保护该模数转换电路，该模数转换电路还可以包括电阻R，该电阻R的一端接地，电阻R的另一端分别与ADC端口连接。在实际应用中该电阻R的阻值可以为100k的固定电阻。

可选的，当该模数转换电路用于检测温度数据时，上述第一传感数据检测元件可以为第一热敏电阻，上述第二传感数据检测元件为第二热敏电阻，ADC端口可以分别根据第一热敏电阻和第二热敏电阻的分压，以及第一热敏电阻和第二热敏电阻的阻值与温度的关系来分别确定第一热敏电阻和第二热敏电阻检测到的温度数据。在实际应用中，当该模数转换电路应用于手机等终端设备时，该第一热敏电阻和第二热敏电阻可以为参数为25℃100k的热敏电阻。

本实用新型实施例提供的模数转换电路，包括GPIO端口、电源、ADC端口、第一MOS管和第二MOS管、以及第一传感数据检测元件和第二传感数据检测元件，按照本实用新型实施例提供的连接方式，当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的电压与电源的输出电压之差满足第一MOS管的导通条件且不满足第二MOS管的导通条件时，第一MOS管导通，此时ADC端口处便可以检测到第一传感数据检测元件的分压，而当GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的电压与电源的输出电压之差满足第二MOS管的导通条件且不满足第一MOS管的导通条件时，第二MOS管导通，此时ADC端口处便可以检测到第二传感数据检测元件的分压，这样便可以通过一个ADC端口检测到两个传感数据检测元件的分压，从而实现ADC端口的复用，进而在不增加ADC芯片的前提下改善了现有的模数转换电路。

本实用新型实施例还提供一种终端设备，该终端设备可以包括上述所述的模数转换电路。应理解，该终端设备在实际应用中包括但不限于手机、可穿戴设备、电脑等能够为用户提供多种传感类型的数据的终端设备中的至少一种。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种模数转换电路，其特征在于，包括通用输入输出GPIO端口、电源、模数转换ADC端口、第一金属氧化物半导体场效应MOS管和第二MOS管、第一传感数据检测元件和第二传感数据检测元件，其中，

所述第一传感数据检测元件的一端与所述第一MOS管的漏级连接，所述第一传感数据检测元件的另一端与所述ADC端口连接；

所述第二传感数据检测元件的一端与所述第二MOS管的漏级连接，所述第二传感数据检测元件的另一端与所述ADC端口连接；

所述GPIO端口的输出端分别与所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极连接，所述GPIO端口输出脉冲宽度调制信号；

所述电源的输出端分别与所述第二MOS管的源极和所述第二MOS管的源极连接。

2.如权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，

所述第一MOS管为N型MOS管，所述第二MOS管为P型MOS管；或者，

所述第一MOS管为P型MOS管，所述第二MOS管为N型MOS管。

3.如权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述模数转换电路还包括反相器，所述GPIO端口的输出端经由所述反相器与所述第二MOS管的栅极连接。

4.如权利要求3所述的模数转换电路，其特征在于，所述GPIO端口的输出端经由所述反相器与所述第二MOS管的栅极连接，包括：

所述反相器的反向输入端与所述GPIO口连接，所述反相器的输出端与所述第二MOS管的栅极连接。

5.如权利要求3或4所述的模数转换电路，其特征在于，

所述第一MOS管和所述第二MOS管为P型MOS管；或者，

所述第一MOS管和所述第二MOS管为N型MOS管。

6.如权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述GPIO端口输出的脉冲宽度调制信号的峰值电压与所述电源的输出电压的差值的绝对值大于所述第一MOS管和所述第二MOS管的阈值电压。

7.如权利要求3所述的模数转换电路，其特征在于，所述反相器的系数为-1。

8.如权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述模数转换电路还包括电阻，所述电阻的一端接地，所述电阻的另一端分别与所述ADC端口连接。

9.如权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述第一传感数据检测元件为第一热敏电阻，所述第二传感数据检测元件为第二热敏电阻。

10.一种终端设备，所述终端设备包括如权利要求1～9任一所述的模数转换电路。