用于模拟转换器的参考预充电技术制造技术

本公开涉及用于模拟转换器的参考预充电技术。通过包括辅助或预充电参考源来减少SAR ADC所引用的参考电流量的系统和方法。在加载位试验期间，ADC可以将主要数模转换器(DAC)的位试验电容器连接到辅助或预充电参考源，然后ADC可切换到主要参考缓冲器。在允许两个阶段有足够的时间后，主要DAC可以继续使用位试验来解决剩余的位。位试验的其余部分可以使用主要参考缓冲器直接执行。

Reference precharge technology for analog converter

The present disclosure relates to a reference pre charge technique for analog converters. A system and method to reduce the reference current value referred to by SAR ADC by means of an auxiliary or precharge reference source. During the loading bit test, the ADC can connect the main digital analog converter (DAC) bit test capacitor to the auxiliary or precharging reference source, and then ADC can be switched to the main reference buffer. After allowing enough time in the two stage, the main DAC can continue to use the bit test to solve the remaining bits. The rest of the bit test can be performed directly with the main reference buffer.

【技术实现步骤摘要】
用于模拟转换器的参考预充电技术
本专利技术通常涉及而不是限制于集成电路，更具体地说，涉及模数转换器(ADC)电路。
技术介绍
模数转换器(ADC)电路可以用于将模拟信号转换成数字信号，然后可以在数字域中进一步处理或使用数字信号。逐次逼近路由(SAR)ADC电路可以执行位试验以将模拟信号的部分与参考电压进行比较，以确定表示模拟信号的特定采样的数字字的数字位值。SARADC可以使用数模转换器(DAC)的电容器阵列来执行位试验以确定数字字的相应数字位值。
技术实现思路
本公开展现通过包括辅助或预充电参考源(例如预充电参考缓冲器)来减少由ADC消耗的参考电流的技术。ADC可以解析前几位，例如前3-5位，并且如下面详细描述的那样，ADC在加载位试验期间，可以将主要数模转换器(DAC)的位试验电容器连接到辅助或预充电参考源。然后ADC可以切换到主要参考缓冲器。在允许两个阶段有足够的时间后，主要DAC可以继续使用位试验来解析剩余的位。位试验的其余部分可以使用主要参考缓冲器直接执行。由于代表最高有效位(MSB)的电容器占用了大部分参考电荷，因此使用辅助参考缓冲器进行预充电可以显着降低所消耗的参考电流。本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。本专利技术不是提供专门的或详尽的解释。包括详细描述以提供有关本专利申请的进一步信息。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似的数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过举例而不是限制的方式说明本文件中讨论的各种实施例。图1是SARADC示例的功能框图。图2是示例SARADC的示意图。图3是包括预充电电路的示例SARADC的一部分的示意图。图4是包括预充电电路的SARADC的一部分的示例的时序图。图5是参考预充电缓冲器示例的示意图。图6是描绘由主要参考缓冲器提供给ADC的5最高有效位的参考电流的图，其中预充电电路就位。图7是具有ADC和预充电缓冲器的多个通道的配置示例的示意图，并且使用公共参考来操作。图8是具有主要ADC和辅助ADC的ADC的示例的功能框图。具体实施方式SARADC通过将采样输入电荷与不同量的参考电荷进行连续比较，将输入电压转换为数字码。SARADC的方法提供片上/片外参考缓冲器与片外去耦电容器(例如10微法(μF))的比较所需的参考电荷。考虑的是确保参考值保持相对稳定，同时ADC在给定转换期间继续从去耦电容器中引用参考电荷。因此，参考缓冲器在下一次转换开始的时候将片外电容器充电到参考。本专利技术人尤其认识到，通过这种方法，可能存在各种挑战，包括对SARADC速度的限制、参考缓冲器的输出阻抗要求、以及多通道ADC中的串扰。SARADC的速度可以受到限制，因为当参考电容器的电荷流量受到接合线/引线框架电感的限制时，位试验往往会更长。在给定的封装/技术中，SARADC不能超出给定的速度。关于参考缓冲器的输出阻抗要求、缓冲器的输出阻抗以及由ADC绘制的输入相关参考电流设置可实现的积分非线性(INL)的下限。在参考缓冲器必须驱动高精度ADCS(例如，大于16位)的情况下，输出阻抗要求可低至50毫欧。当多个ADC由单参考缓冲器驱动时，此场景可以变得更糟。关于多通道ADC中的串扰，当单个参考缓冲器驱动多个ADC时，第一个ADC的临界位试验中的参考值可以取决于第二个ADC的输入。使用公共参考缓冲器可能会导致不同ADC之间的串扰。ADC可以包括辅助ADC(或“微型-ADC”)来解析前几个位，例如前3-5位，其中的一个示例如图8所示。微型ADC可以使用低电压电源帮助转换更高的输入电压范围，并且可以在采集阶段允许ADC关断主要比较器，并在微型ADC转换期间提供自动归零。微型ADC的结果可以加载到主要DAC，然后主要ADC可以继续转换。本公开尤其描述了通过包括辅助或预充电参考缓冲器和微型ADC来减少ADC(例如SARADC)所绘制的参考电流量的技术。在加载微型-ADC位试验期间ADC可以将主要数模转换器(DAC)的位试验电容器连接到辅助或预充电参考缓冲器，然后ADC可以切换到主要参考缓冲器。在允许两个阶段有足够的时间后，主要DAC可以继续使用位试验来解决剩余的位。位试验的其余部分可以使用主要参考缓冲器直接执行。由于来自参考的大部分电荷是由表示最高有效位(MSB)的电容器进行的，所以使用辅助参考缓冲器的预充电可以显着地减少所消耗的参考电流，例如减少80％。预充电还可以减少参考电流的变化，同时进行输入。图1是SARADC100的示例的功能框图。在该示例中，使用采样电路105对差分模拟输入电压进行采样和保持，并且使用比较器电路115将DAC电路110的差分输出电压与采样和保持的电压进行比较。DAC电路110的位值基于比较器电路的输出进行调整。转换可以从DAC设置为中档开始。比较器115确定DAC输出是大于还是小于采样输入电压，并将结果存储为DAC的该位的一个或零。转换然后进行到下一个位值，直到确定数字值的所有位。改变DAC输出并将电压与采样输入进行比较的一个迭代可以称为位试验。SAR逻辑电路120在位试验期间控制ADC操作。当位试验完成时，采样和保持电压的数字值在输出Dout处可用。在一些示例性实现中，DAC电路110可以包括两个开关电容器DAC(CDAC)阵列、称为“P-DAC”的第一个CDAC，并连接到比较器115的非反相输入，第二个CDAC被称为“N-DAC”并连接到比较器115的反相输入端。各CDAC包括多个电容器，每个电容器具有第一和第二板。CDAC阵列的每个电容器具有相关联的开关，其可操作以根据第一参考电压Vrefp或第二参考电压Vrefn选择性地将第一板，例如最底或底板连接到第一参考电压Vrefp，依据位试验结果。通常Vrefn对应于地，Vrefp相对于Vrefn是正的。在一些实施方式中，基本的SAR算法可以在切换位试验电容器中涉及到“Guess->Decide->Set”方式。每个位可以在特定位试验开始时被“设置”，例如连接到Vrefp，并且基于位试验输出，该位设置可被保持或“复位”，例如连接到Vrefn。图2是示例SARADC200的一部分的示意图。特别地，图2示出了传统SARADC电路中的单个MSB位试验电容器202的底板连接。典型的ADC可以有12个位试验电容器。图2的右侧示出了接收和放大带隙参考电压VBG输入的参考缓冲器电路204(或“主要参考缓冲器”)，例如内部或外部。外部去耦电容器206耦合到参考缓冲器电路204的输出端。位试验电容器202可以在采集阶段期间闭合开关Sip来对输入电压Vin进行采样。一旦采集阶段结束，电荷将被存储在位试验电容器202上，并且可以打开开关Sip。ADC可以根据SAR算法执行位试验，并且根据位试验结果，ADC可以控制任意一个开关Srefp或Srefn将电容器202的底板分别连接到Vrefp和Vrefn。对于多位试验电容器，每个位试验电容器可以对输入电压Vin进行采样，然后根据位试验的结果使用单独的开关连接到Vrefp或Vrefn。每当位试验电容器例如位试验电容器202连接到Vrefp时，位试验电容器从去耦电容器206中抽取电荷。为了减小外部去耦电容器206的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作逐次逼近路由(SAR)模数转换器(ADC)集成电路器件的方法，包括：使用第一ADC确定位试验结果；使用所述位试验结果，将第二ADC中的配置为表示位的电容器的第一板第一次连接到第一电压源；和在所述第一次后，从所述第一电压源断开所述电容器的第一板，并且将所述电容器的第一板第二次连接到第二电压源。

【技术特征摘要】
2016.11.04 US 62/417,4871.一种操作逐次逼近路由(SAR)模数转换器(ADC)集成电路器件的方法，包括：使用第一ADC确定位试验结果；使用所述位试验结果，将第二ADC中的配置为表示位的电容器的第一板第一次连接到第一电压源；和在所述第一次后，从所述第一电压源断开所述电容器的第一板，并且将所述电容器的第一板第二次连接到第二电压源。2.权利要求1所述的方法，其中将配置为表示位的电容器的第一板第一次连接到第一电压源包括：将配置为表示位的电容器的第一板第一次连接到第一电压源，以预充电参考缓冲器电路。3.权利要求1所述的方法，其中将所述电容器的第一板第二次连接到第二电压源包括：将所述电容器的第一板第二次连接到主要参考缓冲器电路。4.一种操作逐次逼近路由(SAR)模数转换器(ADC)集成电路器件的方法，包括：使用第一ADC确定第一多个位试验结果；使用所述第一多个位试验结果，将第二ADC中的配置为表示第一多个位的对应第一多个电容器的各个第一板第一次连接到第一电压源；在所述第一次期间，使用第一ADC确定第二多个位试验结果；在所述第一次和使用第二多个位试验结果后，将第二ADC中的配置为表示第二多个位的对应第二多个电容器的各个第一板第二次连接到第一电压源；和在所述第二次后，从所述第一电压源断开所述电容器的第一板，并且将所述电容器的第一板第三次连接到第二电压源。5.逐次逼近路由(SAR)模数转换器(ADC)集成电路器件，包括：用于使用第一ADC确定位试验结果的构件；使用所述位试验结果，构件，用于将第二ADC中的配置为表示位的电容器的第一板第一次连接到第一电压源；和在所述第一次后，用于从所述第一电压源断开所述电容器的第一板的构件、和用于将所述电容器的第一板第二次连接到第二电压源的构件。6.权利要求5所述的SARADC，其中用于将配置为表示位的电容器的第一板第一次连接到第一电压源的构件包括：构件，用于将配置为表示位的电容器的第一板第一次连接到第一电压源，以预充电参考缓冲器电路。7.权利要求5所述的SARADC，其中用于将所述电容器的第一板第二次连接到第二电压源的构件包括：用于将所述电容器的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·卡拉蒂尔，A·马达恩，S·莫南吉，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛,BM