模数转换的制作方法_3

文档序号:8530214阅读:来源:国知局
制,并且任何个数的描述的过程块能够以任何次序组合以实施过程或替选的过程。额外地,单独的块可以从过程删除而没有脱离在本文中描述的主题内容的精神和范围。此外,过程能够以任何适合的材料或其组合实施而没有脱离在本文中描述的主题内容的范围。
[0058]在块402处,方法400包含在第一米样保持(SH)电路处米样第一模拟信号以形成第一米样值。
[0059]在块404处,方法400包含在第二 SH电路处采样第二模拟信号以形成第二采样值。在各种实施方式中,第一和第二模拟信号是并行输入信号。在实施方式中,过程包含并发地或至少部分并发地采样第一和第二模拟信号。
[0060]在示例实施方式中,第一和第二模拟信号使用无源部件和/或电路被采样。比如,第一和第二模拟信号可以经由电容器(诸如电容器Csh)被米样。一个或多个开关可以被用来开始采样并且确定采样持续时间。
[0061]在示例实施方式中,方法包含将第一模拟信号和/或第二模拟信号的值除以预选择的值以缩放第一模拟信号和/或第二模拟信号。比如,第一和/或第二模拟信号的值可以是电压电平。在实施方式中,第一模拟信号和/或第二模拟信号可以经由一个或多个电容性分压器、电阻性分压器或组合分压器(例如,具有电容性和电阻性元件的分压器)被缩放。
[0062]在块406处,方法400包含多路复用第一采样值和第二采样值。比如,第一和第二采样值可以被组织成序列。在一个实施方式中,第一和第二采样值经由多路复用器开关被多路复用。在一个示例中,每个SH电路具有相关联的多路复用器开关,所述多路复用器开关被布置成将SH电路耦合到ADC并且将采样值耦合到ADC的输入。在替选的实施方式中,一个或多个多路复用器开关可以在多个SH电路中被共享。
[0063]在块408处,方法400包含经由模数转换器(ADC)顺序地转换第一采样值以形成第一数字结果以及转换第二采样值以形成第二数字结果。在一个实施方式中,使用逐次近似算法,第一采样值被转换以形成第一数字结果并且第二采样值被转换以形成第二数字结果。在替选的实施方式中,其它类型的算法被用来转换第一和第二采样值和/或其它类型的ADC可以被采用。
[0064]在不例实施方式中,第一和第二模拟信号处在被多个SH电路接收的多个模拟信号中。比如,在一个实施方式中,过程包含在第三采样保持(SH)电路处采样第三模拟信号以形成第三采样值;将第三采样值与第一采样值和第二采样值多路复用;并且与第一采样值和第二采样值顺次经由ADC顺序地将第三采样值转换以形成第三数字结果。
[0065]在另一个示例实施方式中,方法400可以包括在第一 SH电路和/或第二 SH电路处接收多个模拟输入,采样该多个模拟输入以形成多个采样值,多路复用该多个采样值,并且经由ADC顺序地转换该多个采样值以形成数字结果。
[0066]在一个示例实施方式中,方法400可以包括将第一数字结果解复用到第一结果通道并且将第二数字结果解复用到第二结果通道。在进一步实施方式中,每个SH电路与输入通道相关联,并且ADC的每个输出被导向(例如被解复用)到与各自的SH电路相关联的结果通道,所述SH电路提供对应于输出的采样值。在一个实施方式中,解复用器被耦合到ADC的输出以解复用ADC的输出。
[0067]在各种实施方式中,方法400可以包括在一个或多个储存寄存器中储存第一数字结果和/或第二数字结果(和/或第三数字结果、相继的数字结果等)。在一个示例实施方式中,每个输入通道可以与分离的储存寄存器相关联。比如,数字结果可以从ADC的输出被解复用到对应于它们的相关联的输入通道的储存寄存器中。
[0068]在替选的实施方式中,其它技术可以以各种组合被包含在方法400中,并且保留在本公开内容的范围内。
[0069]示例:基于单个采样阶段的若干转换
两个时序可以被用在提供模数转换功能性的例如半导体设备、微控制器等的设备中:(a)采样阶段:在采样阶段的初始将采样电容器连接到输入,在(例如(预)确定的)采样时间点断开输入开关(例如以确定采样阶段的结束)。
[0070](b)转换阶段:将搜索电容器连接到参考电压并且改变反馈数模转换(DAC)的数字组合以找到适合的转换结果。
[0071 ] 关于图3,采样电容器可以是电容器Csh,输入开关可以是到模拟信号(AinOJ)到AinO_N)的连接,搜索电容器可以是电容器Cdac,参考电压可以是DC Init并且反馈DAC变动可以经由控制施加到电容器Cdac的电压的SAR 304来供给。
[0072]采样阶段和转换阶段的序列可以被用在各种种类的ADC中,特别是在SAR ADC中。
[0073]图5示出包括采样阶段501和转换阶段502的示范性定时图。
[0074]提出的示例可以被用来减少在参考电压中的噪声。另外,示例可以引入高效的自诊断以提供安全完整性等级。这样的自诊断可以高效地控制、监测或利用参考电压。
[0075]提出的实施例可以利用开关电容器ADC的输入电压至少部分储存在采样电容器中。在转换过程不破坏储存的电荷的情形下,可能的是在单个采样上施加若干转换过程。
[0076]存在若干类型的允许无电荷破坏转换的ADC,例如SAR ADC、跟踪ADC、闪速ADC等。
[0077]图6示出包括基于一个采样阶段的若干转换阶段的序列的示范性定时图。
[0078]在采样阶段601之后,两个转换阶段603和604被施加到采样值。包括转换阶段603和604的序列可以使用相同的参考并且转换阶段603和604的结果可以特别地被进一步处理,例如被平均。相同情况可以应用于后继的采样阶段602。
[0079]指出的是利用单个采样阶段的转换的个数不限制到两个。因此可行的是基于单个采样阶段进行若干转换阶段,特别是只要储存在采样电容器中的电荷仍然是适合的,特别是足够精确以允许适合的结果。
[0080]转换阶段603可以被施加到参考电压A并且转换阶段604可以被施加到参考电压Bo这使在不同参考电压A和B上的冗余转换603和604能够实现,其可以被利用例如出于自诊断的目的。
[0081]因此,提出的示例利用基于输入电压的单个采样的若干转换步骤。该若干转换步骤可以被用于减少在参考或比较器处的噪声。而且,该若干转换步骤可以被用于(冗余)自诊断,例如通过用不同的参考源进行转换。比如,参考源能够取决于之前(例如第一)结果被用于后继(例如第二)转换步骤。
[0082]图7示出包括基于一个采样阶段的若干转换阶段的序列的示范性定时图,其中转换阶段可以特别是不同的。该示例也允许高效的参考电压的噪声减少。
[0083]基于采样阶段701,进行转换阶段702。该转换阶段702能够是“正常的”,即全转换或全范围。在该转换阶段702之后,进行带有输入信号的减少的范围的三个转换阶段703、704和705。转换阶段703到705能够被用于LSB转换(也被称为“LSB转换阶段”)。因此,在转换阶段703到705的每个中能够转换多个LSB(例如8个LSB)。而且,在转换阶段703到705的每个中能够转换不同个数的LSB。
[0084]有利地,LSB转换阶段可以被应用在围绕转换阶段702的搜索窗口中,其导致由于噪声的LSB转换阶段的有限变动。
[0085]该方法可以被用在SAR ADC中并且将导致更快的总体方法以实现(一个或多个)转换结果。转换的最终结果可能受转换阶段703到705的平均影响。
[0086]在一些类型的ADC中,采样电容器可以与搜索电容器(例如无源采样保持ADC)分离,其可以增加针对应用提出的方法的设计可能性。然而,若干转换步骤也能够在体系结构上进行,在所述体系结构中采样电容器等同于搜索电容器。
[0087]进一步,第二转换阶段(也是LSB转换阶段)能够被施加到不同的参考(例如电压),其中参考的值可以取决于第一结果。这允许增加实现的结果的分辨率。
[0088]在示范性实施例中,转换的第一序列可以在针对第一输入信号的采样阶段的结束处开始并且第二 (例如不同的)转换序列可以在针对第二输入通道的采样阶段的结束处开始。
[0089]下述也是选项:转换的第一序列在输入通道的采样阶段的结束之后开始并且转换的第二 (例如不同的)序列可以在相同的输入通道上的后继采样阶段的结束之后开始。
[0090]特别地下述是选项:针对不同采样阶段的转换阶段被交织。因此,若干转换能够针对一个采样(基于一个或多个采样阶段)或针对若干采样来进行。并行提供多于一个ADC以触发多于一个转换请求可以特别地是选项。该转换请求能够被导向作为整体的采样或导向采样的部分,例如采样的减少的范围(例如,k个最低位)。
[0091]提出的解决方案特别地具有下述优点:转换和/或部分转换能够被重复(在彼此之后),而没有新采样阶段的必要性。转换和/或部分转换的结果能够被处理,例如被数值组合、被储存用于进一步(以后)处理等。
[0092]在本文中提议的示例可以特别地基于下面的解决方案中的至少一个。特别地下面的特征的组合能够被利用以达到期望的结果。方法的特征能够与设备、装置或系统的任何(一个或多个)特征组合或反之亦然。
[0093]方法被提议,所述方法包括步骤:
-在采样保持电路处采样模拟信号以形成采样值;
-转换采样值以形成第一数字结果;
-转换采样值以形成第二数字结果。
[0094]该方法允许基于模拟信号的单个采样值来高效地获得数字结果。转换可以使用不同的参考信号(例如参考电压)或等同的参考信号。参考信号可以通过在其中方法可以被采用的模数转换器被内部地提供,或被外部地提供例如出于自诊断或比较的目的。
[0095]在实施例中,方法进一步包括:
-将第一数字结果和第二数字结果处理成组合结果。
[0096]在实施例中,所述处理包括第一数字结果和第二数字结果的平均。
[0097]在实施例中,方法进一步包括:
-转换采样值以形成至少一个第三数字结果;
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