适用于模数转换器的参考电路与包括这样参考电路的模数转换器制造技术

一种用于电荷再分配模数转换器的参考电路，具有电容器阵列，参考电路包括：用于接收信号的输入端；用于提供参考电压到电荷再分配电容器阵列中至少一个电容器的输出端；用于存储参考电压的存储电容器；用于比较存储在存储电容器上的参考电压与参考信号的电压修正电路，并且根据这一比较提供校正以便减少参考电压与参考信号间的差，校正在校正阶段被应用；和在采集阶段用于选择性连接存储电容器到输入端的第一开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适用于模数转换器的参考电路与包括这样参考电路的模数转换器
本专利技术涉及适用于电荷再分配模数转换器的参考电路，与包括这样的参考电路的模数转换器。
技术介绍
模数转换器，例如逐次逼近例程、SAR，转换器通常包括具有多个加权电容器的、开关电容器电荷再分配数模转换器。如本领域技术人员所知，逐次逼近转换可以通过从最高有效位到最低有效位依次执行位测试来执行，并且根据比较开关电容器数模转换器的输出与参考，判定当前位测试是否应保持或复位，以便最终达到能最能代表被模数转换器予以转换的模拟输入的位模式。作为该测试的一部分，电荷再分配数模转换器与SAR模数转换器中的电容器的“底板”(如图1所示)依次在第一参考电压Vref1与第二参考电压Vref2间切换。通常情况下Vref1由参考电路保持正电压并且Vref2本地接地，或者Vref1和Vref2可以被置于两侧的中点，例如电压Vref1通常由外部参考提供，例如驱动参考缓冲器的带隙参考。参考缓冲器的输出被用于充电参考电容器，参考电容器通常是具有10μF左右，物理上被放置靠近包括电荷再分配模数转换器在内的集成电路的参考输入引脚的大电容。参考电压从外部电容器到片上电荷再分配数模转换器(DigitaltoAnalogConverter，简称DAC)的转移是在模数转换器(AnalogtoDigitalConverter，简称ADC)中被实现，通过印刷电路板上的轨道、封装引脚并且通常通过连接封装引脚到集成电路自身的封装接线发生。每个组件呈现出电感。具有电容器阵列DAC的电荷再分配ADC的操作引起被连接到参考电路的变化的电容性负载。正是由于这个原因，存储电容器和参考电压缓冲器被提供，它们一起提供用于维持DAC的参考电压在固定值的电荷。但是就电流消耗而言，使用参考电压缓冲器是昂贵的并且由于偏移与噪声它自身引入不准确性的来源。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，这里提供用于具有电容器阵列的电荷再分配模数转换器的参考电路，该参考电路包括：用于接收信号的输入端；用于提供参考电压到电容器阵列中的至少一个电容器的输出端；用于存储参考电压的存储电容器；用于比较存储在存储电容器的参考电压与参考信号的电压修正电路，并且根据这一比较提供校正以减小参考电压与参考信号间的差，在校正阶段被使用的校正；和在采集阶段用于选择性地连接存储电容器到输入端的第一开关。因此，有可能带走片上参考电压的存储，并且从而绕过封装引脚与封装接线的电感。此外，使用校正信号的电路现在可以在ADC控制器的控制下操作使得该电路在ADC操作的某些阶段可以部分地或全部地降低功耗。根据本专利技术的第二方面，提供一种包括数模转换器的集成电路，以及根据本专利技术的第一方面的参考电路。根据本专利技术的第三方面，提供一种包括具有开关电容器的电荷重新分配阵列的模数转换器的集成电路，以及根据本专利技术的第一方面的参考电路。根据本专利技术的第四个方面，提供了一种方法，该方法提供参考电压到具有电荷再分配电容器阵列的模数转换器，该方法包括：在输入端接收来自参考电路的参考信号电压；提供参考电压到该电容器阵列至少一个电容器；比较参考电压与参考信号电压，并且根据这一比较，提供校正信号以减少参考电压与参考信号电压的差，在校正阶段校正被提供；并且在采集阶段连接存储电容器到输入端以便存储参考信号电压。根据第五方面，提供包括与在开关电容器阵列中具有多个电容器的电荷再分配DAC结合的参考电路的集成电路，该参考电路包括：用于从电压源接收输入电压的输入端，用于提供参考电路输出电压到DAC的输出端；用于存储参考电压的存储电容器；与用于使得存储在存储电容器上的参考电路的输出电压基本等于输出电压的电压修正电路，所述电压修正电路在校正阶段操作；以及用于在采集阶段连接存储电容器到输入端的开关。附图说明本专利技术的实施例现在将仅通过非限制性的示例予以描述，参考附图，其中：图1是包括从外部参考电路接收参考电压的电荷再分配数模转换器的SAR模数转换器的电路图；图2是构成本专利技术第一实施例的参考电路的示意图；图3是构成本专利技术的另一实施例的参考电路的电路图；图4是在运作的采集阶段本专利技术实施例的电路图；图5示出了在运作的第一转换阶段中图4的电路布局；图6示出了在运作的第二转换阶段中图4的电路；图7示出了在运作的第三转换阶段的中图4的电路；图8示出了在校正阶段图4的电路，其中电荷泵被用于恢复参考电容器上的电压；图9示出了电荷泵操作的第二阶段；图10示出了电荷泵操作的另一阶段；图11示出了在运作的第二校正阶段中图4的电路，其中参考电容器上的电压被精细调整；图12示出了具有多个存储电容器的开关电容器DAC，其中一个或多个电容器可以由如本文所述参考电路所取代，或者一个存储电容器可以被DAC中的一些电容器共享，但并非所有的DAC的电容器；图13是包括电荷再分配DAC的模数转换器的示意图；图14示出了图3所示的电路的变形；图15是构成本专利技术的另一实施例的电路的示意图；和图16是另一个实施例的示意图。具体实施方式图1示意性地示出了现有技术的装置，它包括开关电容器数模转换器，通常表示10，它被提供在实现模数转换器14的集成电路内并且从外部参考电路接收第一参考电压Vref1，通常标示为12。在此上下文中，“外部”指的是参考电路(或至少不是全部)不是由与电荷再分配数模转换器10相同的芯片提供。因此，相对大的存储电容器60将外部于集成电路，即使电路的其他部分，例如缓冲器可能在集成电路上提供。DAC还接收Vref2，Vref2可以是本地0V、接地或所有其他电压参考的Vss。虽然电荷再分配数模转换器作为逐次逼近模数转换器的一部分是被人们所周知，为了完整性起见，它们操作的简要描述将在这里呈现。电荷再分配数模转换器包括多个电容器，其中本实例三个电容器20、22与24被示出。其他电容器可能存在于电容器22与24间。在没有冗余的转换器中，电容器是二进制加权的。因此，如果只有三个电容器存在的话，并且电容器24具有概念值“1C”则电容器22将具有值“2C”并且电容器20具有值“4C”。每个电容器可以被看做代表二进制字中的一位，并且因此本实例中的最大的电容器20代表最高有效位(mostsignificantbit，简称MSB)，具有4的权重，而最小电容器24代表最低有效位(leastsignificantbit，简称LSB)，具有权重1。被用在模数转换器中的这些的电容器阵列通常通常提供在12到16之间分辨率的位数并且这意味着相应电容器的数量。为了避免在最高有效位与最低有效位之间的规模问题，人们也知道，电容器阵列可以被分段一次或者多次。这样可以有效地允许在阵列的每一个段中改变大小并且避免DAC对最大电容器需要，例如在16位转换器中最大电容器是最小电容器216倍。虽然未示出，开关电容器阵列或其区段通常由值等于该阵列中最小有效电容器的附加终端电容器所终止。还已知通过改变“权重”(也就是，电容器的相对电容)或者阵列中电容器的数量以提供某种程度的冗余，即在转换过程中从一个不正确的位判断中恢复的能力。这可以，例如，可以通过偶尔在阵列中插入附加位来实现。另一种提供冗余的方法是从2(代表二进制加权)到更小的数值例如1.8，改变阵列中电容器的“基数”。这样，电容器到它的相邻电容器的比本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于具有电容器阵列的电荷再分配模数转换器的参考电路，所述参考电路包括：用于接收信号的输入端；用于提供参考电压到所述电容器阵列中至少一个电容器的输出端；用于存储所述参考电压的存储电容器；用于比较存储在所述存储电容器的参考电压与所述参考信号的电压修正电路，并且根据所述比较以提供校正以便减少所述参考电压与所述参考信号间差，在校正阶段，所述校正被应用；和在采集阶段，用于选择性连接所述存储电容器到所述输入端的第一开关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.22 US 13/427,7301.一种用于具有电容器阵列的电荷再分配模数转换器的参考电路，所述参考电路包括：用于接收参考信号的输入端；用于提供参考电压到所述电容器阵列中至少一个电容器的输出端；用于存储所述参考电压的存储电容器；用于比较存储在所述存储电容器的参考电压与所述参考信号的电压修正电路，并且根据所述比较以提供校正以便减少所述参考电压与所述参考信号之间的差，其中在校正阶段，应用所述校正；和在采集阶段，用于选择性连接所述存储电容器到所述输入端的第一开关。2.如权利要求1所述参考电路，其中所述第一开关被操作以便在第一转换阶段从所述存储电容器断开所述输入端，其中所述模数转换器被安排执行第一数量即“A”个位测试。3.如权利要求2所述参考电路，其中所述存储电容器在所述第一转换阶段被连接到所述输出端。4.如权利要求1所述参考电路，其中所述第一开关在第二转换阶段被打开，其中所述模数转换器转换多个即“B”个位测试，并且其中所述存储电容器的第一端子被连接到所述输出端。5.如权利要求4所述参考电路，其中所述电压修正电路包括被安排根据所述参考电压与所述参考信号之间的差以构成放大器输出信号的放大器，并且在所述第二转换阶段提供所述放大器输出信号到所述存储电容器的第二端子。6.如权利要求4所述参考电路，其中所述电压修正电路包括被安排根据所述参考电压与所述参考信号之间的差以构成放大器输出信号的放大器，并且在所述第二转换阶段提供所述放大器输出信号到所述存储电容器的所述第一端子。7.如权利要求5所述参考电路，其中开关装置在所述第二转换阶段被配置以提供所述放大器输出信号作为所述校正信号到所述存储电容器的所述第二端子。8.如权利要求6所述参考电路，其中开关在所述第二转换阶段被配置以提供所述放大器输出信号作为所述校正信号到所述存储电容器的所述第一端子。9.如权利要求1所述参考电路，其中在第三转换阶段所述存储电容器的其中一个板被隔离以便有效地断开它并且所述第一开关被关闭。10.如权利要求9所述参考电路，其中所述存储电容器的第二板被隔离。11.如权利要求1所述参考电路，其中所述电压修正电路还包括被连接到所述存储电容器的第一端子的电压、电流或者电荷供给电路。12.如权利要求11所述参考电路，其中电压、电路或者电荷在所述校正阶段被提供给所述存储电容器的所述第一端子以便减少所述参考信号与所述参考电压之间的所述差。13.如权利要求11所述参考电路，还包括在所述校正阶段被配置以连接所述电容器的第二端子到公共轨道的第二开关。14.如权利要求11所述参考电路，其中所述电荷供给电路包括电荷泵。15.如权利要求11所述参考电路，其中所述电流或者电压供给电路通过可变或可切换的有源设备直接从电源或者地抽取电流。16.如权利要求14所述参考电路，其中所述电荷泵可以在多个电荷泵周期被操作以注入电荷到所述存储电容器。17.如权利要求11所述参考电路，其中所述校正阶段继续直到所述参考信号与所述参考电压之间的所述差小于预先确定的阈值。18.如权利要求14所述参考电路，在第二校正阶段可操作以连接放大器输出与所述电荷泵的电容器或者其他电容器串联，耦合放大器输出端到所述参考电...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·P·赫里尔，
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