模数转换器设备制造技术

本公开涉及模数转换器设备。例如，一种示例性ADC设备包括多个比较器元件，多个比较器元件中的每个比较器元件均具有连接至输入端口的第一输入，多个比较器元件中的每个比较器元件均具有连接至参考信号端口的第二输入端口。ADC设备还具有：开关矩阵，具有连接至多个比较器中的每个比较器的输出；以及多个锁存器，多个锁存器中的每个锁存器均具有连接至路由电路装置的输入。路由电路装置被配置为根据在一个或多个控制端口处接收的一个或多个信号将多个比较器中的每个比较器的输出连接至多个锁存器中的每个锁存器的输入。

【技术实现步骤摘要】
模数转换器设备
本技术总体上涉及用于模数信号处理的系统和方法，并且在具体实施例中，涉及模数转换器设备。
技术介绍
一般来说，模拟信号到数字信号的转换包括确定模拟信号的离散值，然后将离散值转换为数字值。在一些模数转换器(ADC)中，量化器被用于确定模拟信号的离散值。一些ADC使用反馈环路以校正进入的信号，从而估计噪声或校正ADC硬件中的偏差。然而，由于进入的信号是模拟的并且输出信号是数字的，所以在反馈环路中使用数模转换器(DAC)来将数字反馈信号转换回模拟信号，从而校正模拟输入信号。然而，DAC(尤其是多位DAC)会由于DAC元件的失配而成为非线性的。动态元件匹配(DEM)用于改变用于转换每一位的DAC中的元件，算出DAC元件中的任何误差的平均数。即，DEM将改变哪些DAC元件提供每一位，使得特定DAC元件中的任何误差不会始终施加给相同位。
技术实现思路
一种示例性ADC设备包括多个比较器元件，多个比较器元件中的每个比较器元件均具有连接至输入端口的第一输入，多个比较器元件中的每个比较器元件均具有连接至参考信号端口的第二输入端口。ADC设备还具有：开关矩阵，具有连接至多个比较器元件中的每个比较器的输出的路由电路装置(routingcircuitry)；以及多个锁存器，多个锁存器中的每个锁存器均具有连接至路由电路装置的输入。路由电路装置被配置为根据在一个或多个控制端口处接收的一个或多个信号将多个比较器中的每个比较器的输出连接至多个锁存器中的每个锁存器的输入。在某些实施例中，开关矩阵具有多个多路复用器，其中多个多路复用器中的每个多路复用器均连接在多个比较器和多个锁存器之间，并且其中多个多路复用器中的每个多路复用器的选择器输入均连接至一个或多个控制端口中的一个。在某些实施例中，开关矩阵具有多个晶体管组，其中每个晶体管组均连接在多个比较器元件和多个锁存器之间，并且其中多个晶体管组中的每个晶体管组的每个晶体管的栅极均连接至一个或多个控制端口中的一个。在某些实施例中，每个晶体管组均连接在多个比较器元件中的比较器元件的输出与多个锁存器中的每个锁存器的输入之间。在某些实施例中，还包括参考信号电路，参考信号电路包括连接至最大参考电压节点的分压器电路；其中多个比较器元件中的每个比较器元件的第二输入端口连接至参考信号电路的不同节点。一种示例性ADC设备包括：符号组合器，连接至输入端口；量化器，连接至符号组合器，量化器包括多个比较器元件，其被配置为确定在量化器输入端口处接收的信号与一个或多个参考信号之间的关系，并且根据关系生成一个或多个活动数据信号。量化器还包括：开关矩阵，具有连接至多个比较器元件中的每个比较器元件的路由电路装置；以及多个锁存器，多个锁存器中的每个锁存器均连接至路由电路装置。路由电路装置被配置为根据在开关矩阵的一个或多个控制端口处接收的一个或多个信号将多个比较器元件中的每个比较器元件连接至多个锁存器中的每个锁存器。ADC设备还具有：数模转换器(DAC)，在一个反馈环路中连接至量化器的输出和符号组合器；以及动态元件匹配(DEM)模块，在第一反馈路径中连接至量化器的输出和开关矩阵。DEM模块被配置为通过一个或多个控制端口向开关矩阵提供控制信号，这使得开关矩阵提供路由，该路由将多个比较器元件中的每个比较器元件连接至多个锁存器中的一个相应的、不同的锁存器。在某些实施例中，开关矩阵具有连接在多个比较器元件和多个锁存器之间的多个开关元件，并且其中多个开关元件中的每个开关元件的控制输入连接至一个或多个控制端口中的一个。在某些实施例中，DEM模块被配置为根据来自先前时钟周期的反馈数据值在当前时钟周期中提供控制信号。在某些实施例中，DEM模块被进一步配置为根据来自先前时钟周期的路由信息在当前时钟周期中提供控制信号。在某些实施例中，DEM模块被配置为根据数据平均系统、随机分配系统和循环系统中的一个提供控制信号。在某些实施例中，DEM模块被配置为在时钟周期的复位相位中提供控制信号，并且其中多个比较器元件中的每个比较器元件均被配置为在时钟周期的判定相位中确定在量化器输入端口处接收的信号与一个或多个参考信号之间的关系。一种示例性ADC设备包括多个比较器元件。每个比较器元件均被配置为根据输入信号和参考信号之间的关系生成活动数据信号。ADC设备还包括：多个锁存器；以及开关矩阵，具有控制端口并连接在多个比较器与多个锁存器之间，开关矩阵具有路由电路装置，路由电路装置被配置为根据在控制端口处接收的一个或多个控制信号将每个比较器连接至每个锁存器，并且使得锁存器根据由连接至锁存器的相应比较器生成的数据信号来锁存数据值。ADC设备还包括处理模块，其连接至锁存器并且被配置为根据由多个锁存器存储的数据值生成数字输出信号。在某些实施例中，路由电路装置包括多个开关元件，其中多个开关元件被配置为将每个比较器连接至不同的一个锁存器。在某些实施例中，每个开关元件是多路复用器和晶体管组中的一个。在某些实施例中，还包括动态元件匹配(DEM)模块，DEM模块连接至控制端口并且被配置为在时钟周期的复位相位中提供一个或多个控制信号，并且其中多个比较器元件中的每个比较器元件进一步被配置为在时钟周期的判定相位中生成活动数据信号。一种示例性方法包括：在多个比较器中的每个比较器的输入处接收输入信号；通过确定多个比较器中的每个比较器处的第一输入值与相应参考信号的第一关系在第一时钟周期中量化输入信号的第一输入值；根据第一关系生成第一数据信号；以及根据开关矩阵的路由，通过开关矩阵将第一数据信号传送至多个锁存器。该路由将多个比较器中的每个比较器连接至多个锁存器中的不同锁存器，并且该路由是根据第一路由信息进行设置的。附图说明为了更完整地理解本技术及其优势，现结合附图进行以下描述，其中：图1是根据一些实施例的具有量化器和动态元件匹配的系统的示图；图2A至图2D是示出根据一些实施例的具有由动态元件匹配模块控制的开关矩阵的量化器的示图；图3A和图3B是示出根据一些实施例的开关矩阵的电路图；图4A至图4H是示出根据一些实施例的具有开关矩阵的量化器的操作的示图；以及图5是示出根据一些实施例的使用具有开关矩阵的量化器的流程图。具体实施方式模数转换器(ADC)使用量化器来生成指示模拟信号的电压电平的离散信号的集合。在一些ADC中，模拟信号与不同的参考电压进行比较，并且指示比较结果的信号被提供给锁存器。锁存器存储结果值，以指示用于DAC元件的模拟信号的离散值。在所呈现原理的一些实施例中，在量化处理期间执行动态元件匹配，从而避免在用于调整输入模拟信号的反馈环路中执行DEM的系统中可能引入的延迟。此外，在量化器处执行DEM允许在多位ADC中使用DEM，避免了1位量化器(其具有固有的线性但具有较低的动态范围、更大的抖动灵敏度和用于运算放大器元件的高转换速率要求)的使用。与模拟信号反馈环路中的数模转换器(DAC)并行地执行本实施例的DEM，使得DEM被施加给调整和过滤后的模拟信号。这避免了在相同反馈环路中由DEM和多位DAC处理引入的过量环路延迟(ELD)。所呈现的原理的实施例的目的在于通过控制设置在量化器中的开关矩阵提供DEM。通过用于模拟输入信号的调整的多位DAC与反馈分离地应用DEM。开关矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模数转换器设备，其特征在于，包括：多个比较器元件，所述多个比较器元件中的每个比较器元件均具有连接至输入端口的第一输入，所述多个比较器元件中的每个比较器元件均具有连接至参考信号端口的第二输入端口；开关矩阵，具有连接至所述多个比较器中的每个比较器的输出的路由电路装置；以及多个锁存器，所述多个锁存器中的每个锁存器均具有连接至所述路由电路装置的输入；其中所述路由电路装置被配置为根据在一个或多个控制端口处接收的一个或多个信号将所述多个比较器中的每个比较器的输出连接至所述多个锁存器中的每个锁存器的输入。

【技术特征摘要】
2016.12.19 US 15/382,8131.一种模数转换器设备，其特征在于，包括：多个比较器元件，所述多个比较器元件中的每个比较器元件均具有连接至输入端口的第一输入，所述多个比较器元件中的每个比较器元件均具有连接至参考信号端口的第二输入端口；开关矩阵，具有连接至所述多个比较器中的每个比较器的输出的路由电路装置；以及多个锁存器，所述多个锁存器中的每个锁存器均具有连接至所述路由电路装置的输入；其中所述路由电路装置被配置为根据在一个或多个控制端口处接收的一个或多个信号将所述多个比较器中的每个比较器的输出连接至所述多个锁存器中的每个锁存器的输入。2.根据权利要求1所述的模数转换器设备，其特征在于，所述开关矩阵具有多个多路复用器，其中所述多个多路复用器中的每个多路复用器均连接在所述多个比较器和所述多个锁存器之间，并且其中所述多个多路复用器中的每个多路复用器的选择器输入均连接至所述一个或多个控制端口中的一个。3.根据权利要求1所述的模数转换器设备，其特征在于，所述开关矩阵具有多个晶体管组，其中每个所述晶体管组均连接在所述多个比较器元件和所述多个锁存器之间，并且其中所述多个晶体管组中的每个晶体管组的每个晶体管的栅极均连接至所述一个或多个控制端口中的一个。4.根据权利要求3所述的模数转换器设备，其特征在于，每个所述晶体管组均连接在所述多个比较器元件中的比较器元件的输出与所述多个锁存器中的每个锁存器的输入之间。5.根据权利要求1所述的模数转换器设备，其特征在于，还包括参考信号电路，所述参考信号电路包括连接至最大参考电压节点的分压器电路；其中所述多个比较器元件中的每个比较器元件的所述第二输入端口连接至所述参考信号电路的不同节点。6.一种模数转换器设备，其特征在于，包括：符号组合器，连接至输入端口；量化器，连接至所述符号组合器，所述量化器包括：多个比较器元件，被配置为确定在量化器输入端口处接收的信号与一个或多个参考信号之间的关系，并且根据所述关系生成一个或多个活动数据信号；开关矩阵，具有连接至所述多个比较器元件中的每个比较器元件的路由电路装置；和多个锁存器，所述多个锁存器中的每个锁存器均连接至所述路由电路装置，所述路由电路装置被配置为根据在所述开关矩阵的一个或多个控制端口处接收的一个或多个信号将所述多个比较器元件中的每个比较器元件连接至所述多个锁存器中的每个锁存器；数模转换器(DAC)，在第一反馈环路中连接至所述量化器的输出和所述符号组合器；以及动态元件匹配(DEM)模块，在第一反馈路径中连接至所述量化器的输出和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·库玛，C·德布纳斯，
申请(专利权)人：意法半导体国际有限公司，
类型：新型
国别省市：荷兰,NL