用于逐次逼近寄存器模数转换器中供电电压和/或比较器共模电压的闭环控制的方法和装置的制造方法

文档序号:9291995阅读:716来源:国知局
用于逐次逼近寄存器模数转换器中供电电压和/或比较器共模电压的闭环控制的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于逐次逼近寄存器模数转换器中供电电压和/或比较器共模电压的闭环控制的方法和装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年3月I日递交的且题为“METHOD AND APPARATUS FOR CLOSEDLOOP CONTROL OF SUPPLY AND/OR COMPARATOR COMMON MODE VOLTAGE IN A SUCCESSIVEAPPROXIMAT1N REGISTER ANALOG TO DIGITAL CONVERTER(用于逐次逼近寄存器模数转换器中的供电电压和/或比较器共模电压的闭环控制的方法和装置)”的美国非临时申请序列号N0.13/782,335的优先权,其全部内容通过援引被全部明确纳入于此。
【背景技术】
[0003]领域
[0004]本公开涉及用于逐次逼近寄存器(SAR)的供电电压和/或比较器共模电压的闭环控制的方法和装置。提供了用于通过控制SAR供电电压和比较器共模电压来改善SAR模数转换器(ADC)性能的方法的装置。
[0005]背景
[0006]无线通信设备正变得越来越小并且越来越强大,同样变得越来越有能力。越来越多的用户依靠无线通信设备来进行他们的许多日常活动,如检查电子邮件、访问因特网以及保持联络。这加重了这些设备的负担并要求这些设备以更高的速度处置更大量的数据。换句话说,增长的使用增加了对无线设备的带宽要求,同样也增加了对无线信号链路中使用的块的带宽要求。无线接收机一般包括低噪声放大器、混频器、基带滤波器,接着是ADC(模数转换器)。模数转换器(ADC)被用来将传入模拟信号转换成数字信号。增加无线系统的带宽要求ADC以更高的时钟速度操作。本文中所描述的方法和装置使得ADC能以更高时钟速度操作并且由此改善了无线系统的带宽。这些技术也适用于改善在其他应用中使用的ADC的性能。
[0007]逐次逼近ADC(SAR)拓扑正日益成为许多无线系统中所使用的ADC之选。其具有随较小的几何数字工艺伸缩良好的益处并且消耗的功率也比其他ADC拓扑要低。这些特征和益处使得其对于必须用低功耗来提供良好性能的移动无线和其他设备具有吸引力。提供‘N位’输出的SAR ADC必须要在一个时钟循环内一个接一个地完成N个转换。ADC完成所有N个转换所花费的时间被称为转换时间,并且随着工艺角、温度和电压而变动。控制SARADC的速度的电压是供电电压以及比较器共模电压。这些电压是为标称值而设计的,但是它们一般在该值上下变化。在操作包络的慢角(诸如随着极端温度而发生),若供电电压和/或比较器共模电压低,那么SAR ADC将会放慢并且将不会操作得快到足以完成操作系统的时钟速度所要求的所有转换。当试图尽可能高地提高SAR ADC的时钟频率时,这就成为了问题。仅仅将这些电压编程得更高并不解决问题,因为增大的电压以及随机变动会引起降低的可靠性。此外,将该电压设置得更高增加了 SAR ADC在其他工艺角(在那里不需要更高电压)上的功耗。ADC最终使用了比所需要的多的功率。
[0008]为了克服该问题,可以在完成所有N个转换之前使SAR转换停止。然而,这引起了准确性的损失。在其他情形中,SAR ADC的时钟速度可以被降低以容适速度上的降低。这进而会限制SAR ADC所能被用于的信号带宽。
[0009]本领域中需要用于通过自适应地控制SAR ADC中的电压(仅在SAR ADC慢时增大并且在SAR ADC快时使之保持不变或减小)来改善SAR ADC性能的方法和装置。除了改善慢角上的性能之外,本文中所描述的方法和装置同样也帮助在典型角和快角上节省功率。
[0010]概述
[0011]本文中所描述的实施例提供了用于控制对逐次逼近寄存器模数转换器的供电电压和比较器共模电压的方法。该方法包括:测量逐次逼近寄存器转换时间;将逐次逼近寄存器转换时间与期望的转换时间作比较;并且若需要,则执行对供电电压和/或比较器共模电压中至少一者的闭环调节。
[0012]—附加的实施例提供了用于控制对逐次逼近寄存器模数转换器的供电电压和比较器共模电压的装置。该装置包括共模电压和稳压器校正模块。共模电压和稳压器校正模块包括鉴频鉴相器、电荷栗,并且可包括跨导单元。
[0013]进一步的实施例提供了用于控制对逐次逼近寄存器模数转换器的供电电压和比较器共模电压的设备。该设备包括:用于测量逐次逼近寄存器转换时间的装置;用于将逐次逼近寄存器转换时间与期望的转换时间作比较的装置;以及若需要,则用于执行对供电电压和/或比较器共模电压中至少一者的闭环调节的装置。再一步的实施例提供了包含当被执行时使得处理器执行以下步骤的指令的非瞬态计算器可读介质:测量逐次逼近寄存器转换时间;将逐次逼近寄存器转换时间与期望的转换时间作比较;并且若需要,则执行对供电电压和/或比较器共模电压中至少一者的闭环调节。
[0014]附图简述
[0015]图1解说了根据本公开的某些实施例的无线通信系统的一个配置。
[0016]图2解说了根据本公开的某些实施例的能够进行传送的电子组件的示例的框图。
[0017]图3描绘了根据本公开的实施例的逐次逼近寄存器(SAR)组装件。
[0018]图4示出了根据本公开的实施例的SAR转换波形。
[0019]图5描绘了根据本公开实施例的具有稳压器电压和电压控制模块(VCM)的SAR模数转换器(AOT)。
[0020]图6解说了根据本公开一实施例的用于执行对供电电压和/或比较器电压的闭环控制的组装件。
[0021]图7解说了根据本公开一实施例的SAR ADC应当在时钟周期内完成的N位转换的关系O
[0022]图8解说了用降低的时钟速度来完成所需要的转换次数的问题。
[0023]图9示出了根据本公开实施例的转换时间与供电电压及比较器共模电压之间的关系O
[0024]图10描绘了根据本公开一实施例的用于SAR速度的闭环调节的组装件。
[0025]图11是根据本公开一实施例的闭环控制装置的框图。
[0026]图12解说了根据本公开一实施例的纳入跨导单元的闭环控制装置的电路图。
[0027]图13是根据本公开一实施例的用于SAR的供电电压和/或比较器共模电压的闭环控制的方法的流程图。
[0028]详细描述
[0029]现在参照附图描述各个方面。在以下描述中,出于解释目的阐述了众多具体细节以提供对一个或多个方面的透彻理解。然而,明显的是,没有这些具体细节也可实践此种(类)方面。
[0030]如本文所使用的那样,术语“确定”涵盖各种各样的动作,因此“确定”可以包括计算、运算、处理、推导、调研、查找(例如,在表、数据库或其他数据结构中查找)、探明之类。另外,“确定”可包括解析、选择、选取、建立、和类似动作等等。
[0031]除非明确另行指出,否则短语“基于”并非意味着“仅基于”。换言之,短语“基于”描述“仅基于”和“至少基于”两者。
[0032]此外,术语“或”旨在表示包含性“或”而非排他性“或”。即,除非另外指明或从上下文能清楚地看出,否则短语“X采用A或B”旨在表示任何自然的可兼排列。S卩,短语“X米用A或B”得到以下任何实例的满足:X米用A ;X米用B ;或X米用A和B两者。另外,本申请和所附权利要求书中所用的冠词“一”和“某” 一般应当被理解成表示“一个或多个”,除非另外声明或者可从上下文中清楚看出是指单数形式。
[0033]结合本公开描述的各个说明性逻辑框、模块、以及电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文中描述的功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器,但在替换方案中,该处理器可以是任何市售的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合,例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
[0034]结合本公开描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在本领域所知的任何形式的存储介质中。可使用的一些存储介质的示例包括RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、⑶-ROM等。软件模块可包括单条指令、或多条指令,且可分布在若干不同的代码段上,分布在不同的程序之间以及跨多个存储介质分布。存储介质可被耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。替换地,存储介质可以被整合到处理器。
[0035]本文所公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或动作。这些方法步骤和/或动作可以彼此互换而不会脱离权利要求的范围。换言之,除非指定了步骤或动作的特定次序,否则具体步骤和/或动作的次序和/或使用可以改动而不会脱离权利要求的范围。
[0036]本文中描述的实施例纳入了 SAR ADC0需要SAR ADC的简要描述以便更好地理解本公开中所呈现的实施例。
[0037]图1解说了无线系统100,其可包括多个移动站108、多个基站110、基站控制器(BSC) 106、以及移动交换中心(MSC) 102。系统100可以是GSM、EDGE、WCDMA、CDMA等等。MSC102可
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