积分模数转换器制造技术

提供一种积分模数转换器。根据呈现的示例，通过将差分放大器合并入积分模数转换器中来改进对外部噪声的抵抗。一些示例还包括同时阻止输入电压和基准电压的部分，从而可最小化开关噪声并还可稳定地提供基准电压。此外，示例被设计为管理当对模拟输入值的积分运算完成时可产生的残留不在额外转换器中被处理而在控制逻辑本身中被处理，从而减小电路装置的尺寸。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求于2014年2月24日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0021543号韩国专利申请的权益，为了所有目的，所述申请的整个公开通过引用合并于此。
以下描述涉及一种积分模数转换器。以下描述还涉及一种被配置为当将模拟输入信号转换成数字输出信号时抵抗开关噪声并被配置为降低功耗以改进积分模数转换器的积分模数转换器。
技术介绍
模数转换器表示将诸如电压、电流、温度、湿度、压力、通量、速度的模拟物理量或采用连续范围的值的另一物理量转换成具有离散值的数字信号的装置。通过使用这样的数字信号，算术更容易，结果更准确，信息更易于按需要处理。然而，随着数字信号的处理速度增加得越来越大，并且需要模拟信号的高分辨率数字表示，因此，作为在该情境中使用的核心电路之一的模数转换器以高分辨率为特征是有帮助的。例如，模数转换器与传感器以及计算机和其他相关硬件一起被采用，或者模数转换器被布置在传感器内部。这里，传感器是将待测量的连续物理量转换成具有相应特性(诸如电压、电流或频率)的相应电信号的装置。模数转换器用于将电量转换成可由计算机读取的并行或串行数据流。具体地讲，模数转换器以快速的速度准确地将模拟信号转换成数字信号以执行实时数字信号处理。因而，所述模数转换器的性能决定传感器或整个系统的品质。关于这样的模数转换器，存在许多种类，诸如系数近似型、逐次逼近型、闪速模数转换器(ADC)和积分器。在这些种类中，积分模数转换器以对在初始状态下与模拟输入电压一起接收的基准电压进行积分的方式操作，直到积分器的输出呈现零接地值并且以对积分时间进行计数的方式操作。因此，与其他模数转换器相比，就实现高分辨率、少偏移和少增益误差而言，积分模数转换器作为在传感器设备或测量设备中提供特定特性的转换器装置操作。如图1中所示，积分模数转换器包括运算放大器10，运算放大器10被配置为接收正基准电压+VREF或负基准电压-VREF连同输入电压VIN，其输出连接至电容器C1。图1的积分模数转换器还包括比较器20，比较器20被配置为与运算放大器10的输出连接。比较器20具有反相端(-)与运算放大器10的输出连接并且非反相端(+)接地的特性。图1的积分模数转换器被配置为在初始重置状态下，通过根据积分器逻辑的开关控制信号进行操作的开关SW，使得运算放大器10通过反相端(-)接收正基准电压+VREF或负基准电压-VREF连同输入电压VIN。然后，在上升部分(run-up section)期间，由于使用电阻器R1和电容器C1，输入电压VIN被充电。然后，当充电完成时，在下降部分(run-down section)期间，根据开关操作发生放电。因此，模拟值输出在比较器20中被比较的时钟脉冲。然后，积分逻辑单元30在电容器C1放电的时间期间对比较器20中输出的特定频率的时钟脉冲进行计数。因而，当施加到比较器20的反相端(-)的电压下降到地电平时，比较器20输出高电平。从而，对以此方式在特定持续时间内输出的高电平值进行计数。然而，前述积分模数转换器呈现出下列问题。首先，在图1的积分模数转换器中，根据当电容器C1放电时输入电压VIN的电平对开关SW进行选择，其中，开关SW进行操作以将正基准电压+VREF或负基准电压-VREF提供给运算放大器。当这发生时，由于开关噪声，可能发生开关SW无法准确操作的一些情况。例如，可能因此发生下列现象：正基准电压+VREF或负基准电压-VREF无法被提供给具有预定幅度的运算放大器10。结果，不利地导致积分模数转换器的转换能力被削弱。此外，在这样的积分模数转换器应用于传感器的情况下，感测能力通常会劣化。此外，在图1的积分模数转换器中，存在以下部分，该部分同时接收或同时阻止正基准电压+VREF和负基准电压-VREF以便在积分时处理在开关操作中涉及开关SW时产生的噪声。然而，以这种方式，所有的开关呈现接通状态，从而消耗相对更多的电力。另外，图1的积分模数转换器使用运算放大器10实现电阻器-电容器(R-C)积分器，从而将使用大容量电容器C1和电阻器R1。此外，在一些方法中，存在当从模拟转换成数字时输入电压未被使用的残留位。这里，残留位通常是“1”比特，并且变为“0”或“1”。然而，残留位是由于包含未使用的位而导致分辨率劣化的原因。一些方法提供处理残留位的结构。因此，在一些方法中，额外使用包含专门处理残留位的结构的模数转换器。这导致增大电路尺寸的另一缺点。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
以按照简化形式引入对以下在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本
技术实现思路
不意在确定要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作确定要求保护的主题的范围的帮助。所呈现的示例意在解决模数转换器的前述问题，所呈现的示例的目的在于提供一种被配置为抵抗外部噪声源的积分模数转换器。所呈现的示例的另一目的在于提供一种被配置为以在执行积分运算时同时阻止输入电压和基准电压的方式最小化开关噪声并降低功耗的积分模数转换器。所呈现的示例的另一目的在于提供一种被配置为以在逻辑上处理当从模拟转换为数字时未进行转换处理的残留位的方式减小电路尺寸的积分模数转换器。根据一个示例，一种积分模数转换器包括：输入单元，被配置为接收输入电压和预定基准电压；差分放大器，被配置为基于通过输入单元的输出端子输出的输入电压接收差分输入电压；比较器，被配置为比较从差分放大器输出的差分输出电压；控制逻辑单元，被配置为根据比较器的结果，输出计数的数字输出值作为最终输出值。输入单元可包括：第一开关，与被配置为提供有正输入电压的节点连接；第二开关，与被配置为提供有负输入电压的节点连接；第三开关和第四开关，与被配置为提供有正基准电压的节点连接；第五开关和第六开关，与被配置为提供有负基准电压的节点连接；多个附加开关，与第一开关、第二开关、第一节点和第二节点的各个后端连接，其中，第一节点连接第三开关和第五开关，第二节点连接第四开关和第六开关。控制逻辑单元可输出开关控制信号，所述开关控制信号基于比较器的结果接通和断开开关中的第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和所述多个附加开关，并且所述多个附加开关可被同时接通和断开。第三开关和第五开关以及第四开关和第六开关可在彼此相反的状态下操作，其中，响应于第三开关和第六开关以及第四开关和第五开关转变状态，所述多个附加开关可被同时置于断开状态。在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种积分模数转换器，包括：输入单元，被配置为接收输入电压和预定基准电压；差分放大器，被配置为基于通过输入单元的输出端子输出的输入电压接收差分输入电压；比较器，被配置为比较从差分放大器输出的差分输出电压；控制逻辑单元，被配置为根据比较器的结果，输出计数的数字输出值作为最终输出值。

【技术特征摘要】
2014.02.24 KR 10-2014-00215431.一种积分模数转换器，包括：
输入单元，被配置为接收输入电压和预定基准电压；
差分放大器，被配置为基于通过输入单元的输出端子输出的输入电压接
收差分输入电压；
比较器，被配置为比较从差分放大器输出的差分输出电压；
控制逻辑单元，被配置为根据比较器的结果，输出计数的数字输出值作
为最终输出值。
2.根据权利要求1所述的积分模数转换器，其中，输入单元包括：
第一开关，与被配置为提供有正输入电压的节点连接；
第二开关，与被配置为提供有负输入电压的节点连接；
第三开关和第四开关，与被配置为提供有正基准电压的节点连接；
第五开关和第六开关，与被配置为提供有负基准电压的节点连接；
多个附加开关，与第一开关、第二开关、第一节点和第二节点的各个后
端连接，其中，第一节点连接第三开关和第五开关，第二节点连接第四开关
和第六开关。
3.根据权利要求2所述的积分模数转换器，
其中，控制逻辑单元输出开关控制信号，所述开关控制信号基于比较器
的结果接通和断开开关中的第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和所
述多个附加开关，
其中，所述多个附加开关被同时接通和断开。
4.根据权利要求3所述的积分模数转换器，
其中，第三开关和第五开关以及第四开关和第六开关在彼此相反的状态
下操作，
其中，响应于第三开关和第六开关以及第四开关和第五开关转变状态，
所述多个附加开关被同时置于断开状态。
5.根据权利要求4所述的积分模数转换器，
其中，在所述多个附加开关断开的时间段中，差分放大器的反相输入电
压和非反相输入电压处于浮动状态，或者差分放大器的差分输出电压保持不
变。
6.根据权利要求5所述的积分模数转换器，
其中，响应于所述多个附加开关处于断开状态，基准电压和输入电压全
部被阻止供电。
7.根据权利要求6所述的积分模数转换器，
其中，响应于所述多个附加开关被再次接通，如果所述多个附加开关最
初被断开，则第三开关和第六开关以及第四开关和第五开关转变状态，并且
状态转变随后完成。
8.根据权利要求3所述的积分模数转换器，
其中，比较器的结果是响应于差分放大器的正输出电压和负输...

【专利技术属性】
技术研发人员：林大湖，李龙燮，
申请(专利权)人：美格纳半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR