用于模数转换器的诊断监测制造技术

在描述的示例中，用于在模数转换器(100)中使用的通道选择器(110)具有用于在容错范围内将模拟输入(107)转换为数字输出(108)的采样电路。通道选择器(110)包括接收通道(112)、诊断通道(114)和阻抗补偿器(116)。当其被选择用于与采样电路耦合时，接收通道(112)接收用于传送到采样电路的模拟信号。当其被选择用于与采样电路耦合时，诊断通道(114)接收用于验证采样电路的数字输出(108)的诊断信号。阻抗补偿器(116)被配置以当诊断通道(114)被选择时基于采样电路的容错范围补偿接收通道(112)的高通道阻抗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模数转换器的诊断监测
本申请大体上涉及诊断监测，并且更具体地涉及用于模数转换器的诊断监测。
技术介绍
在高可靠性应用中(如在汽车行业中使用的电子应用)的功能安全要求的需求持续上升。这些功能安全要求指定安全关键电路应有能力检测并对可能导致整个系统故障的单点故障作出反应。在其他组件中，安全关键电路可包括多输入模数转换器(ADC)，其处理模拟输入信号。通常，多输入ADC包括复用器和核心电路。复用器从多个输入通道中选择模拟输入，同时核心电路对选择的输入通道采样。常规诊断方案主要集中在核心电路的故障检测上，但在复用器方面几乎不提供覆盖。为了满足增长的功能安全需求，存在需要一种诊断方案，其提供对包含ADC设备的系统的更全面的覆盖。
技术实现思路
在描述的示例中，用于在模数转换器中使用的通道选择器具有在容错范围内将模拟输入转换为数字输出的采样电路。通道选择器包括接收通道、诊断通道和阻抗补偿器。当接收通道被选择用于与采样电路耦合时，接收通道接收用于传送到采样电路的模拟信号。当诊断通道被选择用于与采样电路耦合时，诊断通道接收用于验证采样电路的数字输出的诊断信号。阻抗补偿器被配置以当诊断通道被选择时基于采样电路的容错范围补偿(offset)接收通道的高通道阻抗。附图说明图1显示了根据本公开的一方面的示例模数(ADC)电路的示意图。图2显示了根据本公开的另一方面的示例ADC电路的示意图。图3显示了根据本公开的一方面的示例采样电路的示意图。图4是根据本公开的一方面的用于验证ADC的数字输出的示例方法的流程图。图5A是根据本公开的一方面的示例ADC的采样周期的时序图。图5B是根据本公开的另一方面的示例ADC的采样周期的时序图。图6显示了根据本公开的一方面的与ADC电路合并的示例汽车电池监测系统的示意图。图7显示了根据本公开的一方面的包括与ADC电路交互的片上温度传感器的示例集成电路的示意图。图8显示了根据本公开的一方面的包括与ADC电路交互的模拟电路系统的示例集成电路的示意图。图9显示了根据本公开的一方面的与ADC电路合并的示例制动控制系统的示意图。具体实施方式图不是按比例绘制的。图1显示了根据本公开的一方面的示例模数(ADC)电路100的示意图。ADC电路100自身或同与ADC电路100交互的其他系统一起形成在集成电路内。ADC电路100被配置以检测ADC电路100所并入的集成电路的几个故障状态。由ADC电路100提供的故障检测是连续的，使得集成电路执行其他实时应用的同时整个系统可响应于检测到的故障。通常，ADC电路100包括通道选择器电路110(例如，复用器)、控制电路系统120和ADC核心电路130。ADC核心电路130包括采样电路，其被配置以采样并将模拟输入信号107转换为数字输出信号108。在一个实施方式中，通过控制电路系统120经由一个或更多个采样控制信号104控制ADC核心电路130。采样控制信号104用于调节ADC核心电路130的采样率和数字输出信号108的分辨率。数字输出信号108一般包括多个数位或位，每个由单个总线携带。数字输出信号108具有容错范围，其表示ADC核心电路130的精度。与本公开一致，术语容错范围可被理解为ADC核心电路为了产生一致的数字输出信号108的目的可承受的模拟输入107的偏差范围。例如，当数字输出信号108具有4％的容错范围时，模拟输入107可偏离高于2％和/或低于2％的额定电压电平，从中ADC核心电路130可生成一致的数字输出信号108。更具体地，假设ADC核心电路130被配置以转换具有5V的额定电压电平的模拟输入信号107，4％的容错范围允许数字输出信号108传送一致的8位数字值00000101，甚至当模拟输入信号107在4.9V(即，比5V低2％)和5.1V(即，比5V高2％)之间偏离时。ADC电路100被配置以从多个输入通道接收模拟输入。通道选择器电路110作为用于从这些多个输入通道中选择单通道的工具(means)以为ADC核心电路130提供模拟输入信号107。特别地，通道选择器电路110与ADC核心电路130耦合，并且通道选择器电路110由控制电路系统120控制。通道选择器电路110包括接收通道112的阵列，其中的每个被配置以接收模拟信号。在任何给定的时间点，通道选择器电路110选择一个接收通道112与ADC核心电路130耦合。选择的接收通道112向ADC核心电路130的采样电路提供模拟输入信号107。由于通过接合焊盘和接合线引起的寄生效应，接收通道112可引起一定量的通道阻抗。通道选择器电路110还包括一个或更多个诊断通道114，其被配置以接收用于验证ADC核心电路130的数字输出信号108的诊断信号。例如，当数字输出信号108不携带对应于由诊断通道114接收的诊断信号的电压电平的数字值时，ADC电路100检测到故障。通常，诊断通道114用于检测在ADC核心电路130中的故障，以及在未选择的接收通道(例如，接收通道112中的一个)与ADC核心电路130之间的无意中的(inadvertent)耦合。假设未选择的接收通道和诊断通道114的电压电平不同，当未选择的接收通道和诊断通道114两者耦合到ADC核心电路130时，产生的模拟输入信号107的电压电平将偏离诊断通道的电压电平。结果是，由数字输出信号108携带的数字值被未选择的接收通道偏斜，使得数字值不对应于诊断通道114的电压电平。将数字输出信号108的副本反馈到控制电路系统120作为采样监测器信号106。当选择诊断通道114与ADC核心电路130耦合时，控制电路系统120被配置以将由采样监测器信号106携带的数字值与对应于诊断通道114的电压电平的参考数字值进行比较。如果采样的数字值与参考数字值不匹配，则控制电路系统120检测到在ADC核心电路130和/或通道选择器电路110中的故障。为了执行其通道选择功能，通道选择器电路110包括开关电路111。开关电路111具有一组输入端口，其与接收通道112和诊断通道114耦合。开关电路111还具有输出端口，其与ADC核心电路130耦合。控制电路系统120经由一个或更多个通道选择信号102控制开关电路111。因此，开关电路111被配置以选择接收通道(例如，接收通道112中的一个)或诊断通道114，用于向ADC核心电路130的采样电路提供模拟输入信号107。开关电路111包括一组接收开关113，其中每个连接在特定接收通道112与ADC核心电路130之间。当接收通道112中的一个被选择时，控制电路系统120被配置以生成通道选择信号102，用于指导相应接收开关113闭合(close)。因此，选择的接收通道112与ADC核心电路130耦合，并且由此，选择的接收通道112被配置以向ADC核心电路130的采样电路传送模拟输入信号107。当选择的接收通道112变成未选择的时，控制电路系统120被配置以生成通道选择信号102，用于指导相应接收开关113断开(open)。结果是，未选择的接收通道112与ADC核心电路解耦，使得其不再向ADC核心电路130的采样电路提供模拟输入信号107。开关电路111还包括诊断开关115，其连接在诊断通道114与ADC核心电路130之间。当诊断通道114本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模数转换器，即ADC，其包括：采样电路，其经配置以在容错范围内将模拟输入转换为数字输出；以及通道选择器，其具有：接收通道，其经配置以接收模拟信号，所述接收通道具有通道阻抗；诊断通道，其经配置以接收用于验证所述采样电路的所述数字输出的诊断信号；开关，其与所述接收通道和所述诊断通道耦合，并且所述开关经配置以选择所述接收通道或所述诊断通道，用于向所述采样电路提供所述模拟输入；以及阻抗补偿器，其与所述开关耦合，所述阻抗补偿器经配置以当所述诊断通道被选择时基于所述采样电路的所述容错范围补偿所述接收通道的通道阻抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.07 US 14/706,7621.一种模数转换器，即ADC，其包括：采样电路，其经配置以在容错范围内将模拟输入转换为数字输出；以及通道选择器，其具有：接收通道，其经配置以接收模拟信号，所述接收通道具有通道阻抗；诊断通道，其经配置以接收用于验证所述采样电路的所述数字输出的诊断信号；开关，其与所述接收通道和所述诊断通道耦合，并且所述开关经配置以选择所述接收通道或所述诊断通道，用于向所述采样电路提供所述模拟输入；以及阻抗补偿器，其与所述开关耦合，所述阻抗补偿器经配置以当所述诊断通道被选择时基于所述采样电路的所述容错范围补偿所述接收通道的通道阻抗。2.根据权利要求1所述的ADC，其中所述阻抗补偿器串联耦合在所述开关与所述采样电路之间。3.根据权利要求1所述的ADC，其中所述阻抗补偿器串联耦合在所述诊断通道与所述开关之间。4.根据权利要求1所述的ADC，其中所述阻抗补偿器具有等于或大于所述通道阻抗与所述容错范围的乘积的补偿阻抗。5.根据权利要求1所述的ADC，其中：所述接收通道包括第一接收通道和第二接收通道，使得所述第一接收通道具有高通道阻抗并且所述第二接收通道具有低通道阻抗；并且所述阻抗补偿器被结构化并且被布线以只补偿所述高通道阻抗。6.根据权利要求5所述的ADC，其中所述开关包括：第一开关，其与所述第一接收通道耦合，并且经配置以选择性地将所述第一接收通道链接到有缓冲的通道；第二开关，其与所述诊断通道和所述阻抗补偿器耦合，并且经配置以选择性地将所述诊断通道链接到所述有缓冲的通道；第三开关，其与所述第二接收通道耦合，并且经配置以选择性地将所述第二接收通道链接到所述采样电路；以及第四开关，其与所述有缓冲的通道耦合，并且经配置以选择性地将所述有缓冲的通道链接到所述采样电路。7.根据权利要求6所述的ADC，其中所述通道选择器包括缓冲器，所述缓冲器具有与所述第一开关和所述第二开关耦合的输入，以及经由所述有缓冲的通道与所述第四开关耦合的输出，所述缓冲器经配置以：放大由所述第一开关和所述第二开关限定的高阻抗信号；以及将放大的信号传送到所述有缓冲的通道。8.根据权利要求7所述的ADC，进一步包括：参考通道，其经配置以提供参考电压用于定期复位所述缓冲器的所述输入；以及参考开关，其经配置以在所述采样电路的采样周期之后定期将所述参考通道耦合到所述缓冲器的所述输入。9.根据权利要求6所述的ADC，其中所述通道选择器包括补充的阻抗补偿器，其与所述第四开关耦合，所述补充的阻抗补偿器被结构化并且被布线以当所述诊断通道被选择时基于所述采样电路的容错范围补偿所述第二接收通道的所述低通道阻抗。10.根据权利要求8所述的ADC，其中所述第四开关包括：第五开关，其经配置以当所述诊断通道被选择时将所述补充的阻抗补偿器串联耦合在所述有缓冲的通道与所述采样电路之间；以及第六开关，其与所述有缓冲的通道耦合，并且经配置以当所述第一接收通道被选择时链接所述有缓冲的通道与所述采样电路。11.一种用于在具有采样电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·P·杜里埃，V·加尔格，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US