涉及到具有可切换地连接到输入信号的开关电容网络的电路的方法和装置。注入随机确定抖动量到具有可切换地连接到输入信号的开关电容网络的电路。注入抖动后，确定至少一个相关值。相关值表明注入抖动和电路输出之间的相关程度。减少在开关电容网络重新连接到输入信号时由于一定量的电荷反冲到电路引起的失真。减少作为至少一个相关值的函数来计算。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少开关电容网络中非线性反冲的影响相关申请交叉引用本专利申请根据美国专利法案35USC§119(e)，要求2011年11月14日提交的美国临时专利申请第61/559,345号的利益，其内容在此通过引用将其整体并入本文。
技术介绍
在开关电容网络中，一个或多个电容在不同信号之间进行切换。在模拟-数字转换器(ADC)中，一组电容在采样级可通过输入信号源进行充电，然后在保持(放大)级切换连接到参考电压源。在下一个采样级，当电容往回切换到输入信号源，存储在电容中的剩余电荷可以叠加到在该采样级输入信号源的值。在该采样级结束时，一部分的“反冲”可以由输入网络进行采样，这可能导致该采样信号的失真、记忆效应和性能退化。由于注入回ADC的电荷量不是输入值的线性函数，该反冲是非线性的。因此，只用输入值(例如，通过测量输入值)来校正该反冲是不可能的。下面将结合图1-图3中列举的常规的ADC的一部分对非线性反冲的问题进行解释，其中一个输入电压与一组参考电压进行比较并生成一个数字输出。图1示出一个传统的多级流水线ADC的方框图。三级100、110、120依次连接使得一级的输出可以作为下一级的输入。为便于说明，仅展示前两级和最后(第N个)一级。然而，可以这种方式连接任何数目的级。第一级100连接到模拟输入电压Vin，其包括一个ADC10(又名“闪存”)和一个倍增数字-模拟转换器(MDAC)50。该MDAC50包括数字-模拟转换器(DAC)20和放大器30。Vin输入到ADC10生成DAC20的数字输入，然后反过来将ADC10的数字输出转换成模拟信号。然后从Vin中减去DAC20的模拟输出并将结果输入到放大器30以生成模拟输出电压Vo以输入到下一级，即级110。级100、110、120可以包括类似的元件，即一个级的模拟输出输入到下一级以完成对Vin的模拟-数字转换。然而，最后一级，即级120中，可以不包括DAC和放大器，因为ADC的最终输出是一个可以被生成的数字信号，例如，直接从ADC10的输出生成。图2示出一个ADC10的方框图。Vin通过一组比较器12与取值范围为7/16*VFS和-7/16*VFS的参考电压的各个组并行地进行比较，其中VFS是级100的满量程电压。每个比较器12的输出形成ADC10的数字输出信号FL的各个位，一共8个位FL0到FL7，它们共同形成一个测温代码。然而，在其它实施例中输出的位数可以有所不同。在一个实例中，当Vin值为V1时，FL是00001111，最左边的位是最有效的，即与图2中的FL7对应。继续这个示例，当Vin值为V2时，FL是00111111。图3是级100的示意图。尽管在图1中显示为一个单线线路，Vin实际上可以作为差分输入输入到ADC10，该差分输入的形式是一对量级相等、极性相反的互补的电压Vin+/Vin-。Vin+和Vin-可切换地连接到并行的8个电容8C的各个组(在不同的实施例甚至两个不同的级中，电容的实际数目可能有所不同)。在参考共模标准的周围，电容8C也可切换地连接到量级相等、极性相反的互补的正负参考电压Vref+和Vref-。该级100的操作如下：在采样级，Vin+和Vin-连接到所有8个单独的电容8C的第一终端，放大器30被重置，该电容8C的第二终端被短接在一起并连到共模电压VCM。在保持级，Vin+和Vin-从电容8C断开，放大器被激活，如下面所解释的一样，根据Vin+和Vin-的采样值，电容8C选择性地连接到Vref+和Vref-。通过选择性地连接响应ADC10输出的电容8C，DAC20可以将ADC10的数字输出转换成模拟信号。同时，也可以选择电容8C的连接以反映从Vin到DAC输出的减少，象征性地显示为图1中的求和节点17。在一个实例中，当Vin值为V1时(即为了差分实现，Vin+减去Vin-等于V1)，八个电容8C的各组中的四个电容连接到Vref+，四个电容连接到Vref-。另一方面，当Vin值为V2时，该组电容8C中与Vin+关联的6个电容连接到Vref+，两个电容连接到Vref-。相对地，当Vin等于V2时，该组电容8C中与Vin-关联的6个电容连接到Vref-，两个电容连接到Vref+。从这个例子中可以看出，当Vin等于V1时，在下个采样级电容8C重新连接到Vin+和Vin-，由于电容的贡献相互抵消，零电荷转回到输入电路。然而，当Vin等于V2时，6C*Vref-2C*Vref的净电荷，即4C*Vref转回到输入电路(即，反冲)。根据采样频率和输入源的特性，输入源不能总是完全吸收反冲电荷。如果在下一个采样被抽取时干扰不能被完全地吸收，通过将残留电荷传输回ADC使得Vin失真。如先前所述的与DAC20相关的操作，残留电荷量取决于ADC10的输出，即之前由ADC10输入的量化值。减少反冲的一种已知方法是使用一个开关将电容8C一起缩短，以便在重新连接电容到输入电路之前，尽可能多地释放电荷。这种方法的缺点是减少了用于连接到Vin的时间，因此，获得输入信号更加困难。此外，控制开关在连接回输入电路之前将采样电容(电容8C)短路的控制信号的时序，难以精确控制。减少反冲的另一种已知的方法是使用一组独立的电容，从所使用的DAC采样输入，例如，除了采样电容(电容8C)之外，还提供了一组专用的DAC电容。然而，这降低了MDAC放大器的反馈系数和并导致信号-噪声比(SNR)下降。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种用于减少由于一定量的电荷反冲到具有可切换地连接到输入信号的开关电容网络的电路引起的失真。本专利技术的一个实施例提出了一种方法，其包括如下步骤：注入随机确定抖动量到具有可切换地连接到输入信号的开关电容网络的电路，注入抖动后，在该开关电容网络从输入信号断开时，确定至少一个表明注入抖动和电路输出之间的相关程度的相关值。该方法进一步包括减少在开关电容网络重新连接到输入信号时由于一定量的电荷反冲到电路引起的失真。减少的量作为至少一个相关值的函数来计算。本专利技术的一个实施例提出了一种装置，其包括硬件配置、相关电路和校正电路。硬件配置注入随机确定抖动量到具有可切换地连接到输入信号的开关电容网络的第一电路。相关电路在抖动注入后，在该开关电容网络从输入信号断开时，确定至少一个表明注入抖动和电路输出之间的相关程度的相关值。校正电路减少在开关电容网络重新连接到输入信号时由于一定量的电荷反冲到电路引起的失真。减少的量作为至少一个相关值的函数来计算。附图说明图1示出传统的流水线ADC的方框图。图2示出图1中的ADC的ADC组件(闪存)的方框图。图3示出图1中的ADC的第一级的示意图。图4示出本专利技术用于减少反冲的示例性系统。图5A示出图1中使用抖动注入到DAC的一个示例性的反冲减少装置的第一电路配置。图5B示出图5A中的反冲减少布置的第二电路配置。图6A示出图1中使用抖动注入到DAC的另一个示例性的反冲减少装置的第一电路配置。图6B示出图6A中的反冲减少装置的第二电路配置。图7示出使用抖动注入到DAC的减少反冲的示例性方法。图8示出将抖动作为模拟信号注入图1中闪存的示例性布置。图9示出另一个将抖动作为模拟信号注入图1中闪存的示例性布置。图10示出另一个将抖动作为数字信号注入图1中闪存的示例性布置。图1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，包括：注入随机确定抖动量到具有可切换地连接到输入信号的开关电容网络的电路；注入抖动后，确定至少一个表明注入抖动和电路输出之间的相关程度的相关值；和减少在开关电容网络重新连接到输入信号时由于一定量的电荷反冲到电路引起的失真；其中减少的量作为至少一个相关值的函数来计算。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.14 US 61/559,345;2011.12.08 US 13/314,4511.一种减少开关电容网络中的反冲的方法，包括：注入随机确定抖动量到具有可切换地连接到输入信号的开关电容网络的电路；注入抖动后，在所述开关电容网络从输入信号断开时，确定至少一个表明注入抖动和电路输出之间的相关程度的相关值；和减少在开关电容网络重新连接到输入信号时由于一定量的电荷反冲到电路引起的失真；其中减少的量作为至少一个相关值的函数来计算。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抖动作为随机生成的数字值的函数注入。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抖动是通过在所述电路的现有的电压信号叠加随机生成的电压而注入。4.根据权利要求1所述的方法，所述减少的量使用两个成分计算：当开关电容网络被先前连接时输入信号贡献的反冲量，和由所述抖动本身贡献的反冲量。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个相关值是增益系数，其与随机数和指示由于开关电容网络的反冲引起的数字值一起存储在存储器。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个相关值包括第一阶线性增益系数和至少一个较高阶非线性增益系数。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个相关值使用最小均方算法确定。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于至少2个对应于随后注入的相关值，外推对应于先前注入的相关值；和所述减少的量作为外推相关值的函数来计算。9.根据权利要求1所述的方法，其中：所述电路是多级模拟-数字转换器，所述抖动注入到位于所述多级模拟-数字转换器的第一级的模拟-数字转换器元件。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述电路是多级模拟-数字转换器，所述抖动注入到位于所述多级模拟-数字转换器的第一级的数字-模拟转换器元件。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述电路是多级模拟-数字转换器，所述抖动注入到位于所述多级模拟-数字转换器的第一级的模拟-数字转换器元件和位于所述多级模拟-数字转换器的第一级的数字-模拟转换器元件。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述电路是多级模拟-数字转换器，与注入抖动相关联的所述电路的输出通过所述多级模拟-数字转换器的第2至第N级的输出构造的数字...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·迪恩克，A·M·A·阿里，P·博拉斯卡，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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