用于补偿随温度变化的偏置漂移的方法和装置制造方法及图纸

在所描述的模数转换器(ADC)(100)的示例中，该ADC包括接收阈值电压(112)的比较器(110)。一组基本的电容器(104)被耦合到比较器(110)并接收输入电压(132)和一组参考电压中的一个。一组M个偏置电容器(102)被耦合到比较器(110)并接收初级电压(142)和次级电压(144)中的一个。M是整数。初级电压(142)和次级电压(144)的差值随温度线性变化。

Method and device for compensating offset drift with temperature variation

In the example of the analog to digital converter (ADC) (100) described, the ADC includes a comparator (110) that receives a threshold voltage (112). A set of basic capacitors (104) are coupled to the comparator (110) and receive an input voltage (132) and one of a set of reference voltages. A group of M bias capacitors (102) are coupled to the comparator (110) and receive one of the primary voltage (142) and secondary voltage (144). M is an integer. The difference between the primary voltage (142) and the secondary voltage (144) varies linearly with the temperature.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于补偿随温度变化的偏置漂移的方法和装置
本申请大体涉及一种模拟前端(AFE)，且更具体地，涉及在AFE中补偿随温度变化的偏置漂移。
技术介绍
模拟系统和数字系统通常在使用片上系统(SOC)技术的集成电路中实现。这样的系统通常包括模拟前端(AFE)电路。AFE电路作为在外部输入端及数字信号处理单元之间接口操作，通过该外部输入端输入模拟信号，数字信号处理单元处理数字格式的接收的信号。AFE电路被广泛用于各种装置，如用于无线数字通信设备、数字图像扫描仪、数字摄像机和语音编解码器的下变频器。AFE电路包括放大器和模数转换器(ADC)。该放大器放大所接收的模拟信号，且ADC将被放大的模拟信号转换为数字信号。AFE连同ADC具有相关的偏置(offset)。这个偏置随温度漂移。现有技术提供偏置的动态存储。然而，这些技术至少具有以下固有缺陷。首先，偏置的动态储存需要偏置储存阶段。如果ADC的采样模式被用于存储偏置，那么ADC中的比较器在采样阶段期间不能被断电。如果ADC的转换模式被用于储存偏置，则它会减慢ADC。第二，AFE中的所有装置需要单独地存储其偏置以避免饱和。这增加了AFE的复杂性；和/或第三，偏置的动态存储也导致了噪声的存储。这增加了AFE的白噪声。
技术实现思路
在模数转换器(ADC)的所描述的示例中，ADC包括接收阈值电压的比较器。一组基本的(elementary)电容器与比较器耦合，并接收输入电压和一组参考电压中的一个。一组M个偏置电容器(offssetcapacitor)与比较器耦合，并接收初级电压和次级电压中的一个。M是整数。初级电压和次级电压的差值随温度线性变化。附图说明图1说明了示例实施例的模数转换器(ADC)。图2为在示例实施例中电压如何随温度变化的图。图3根据示例实施例说明了模拟前端(AFE)。图4说明了初级电压生成电路。图5说明了次级电压生成电路。图6为根据示例实施例的一种用于补偿偏置漂移的方法的流程图。图7说明了示例实施例的计算装置。具体实施方式图1说明了示例实施例的模数转换器(ADC)100。ADC100包括接收阈值电压Vt112的比较器110。比较器110包括非反相端子114和反相端子116。比较器110在非反相端子114处接收阈值电压Vt112。ADC100也包括一组基本的电容器104，其被表示为C1、C2到CT。ADC100包括一组M个偏置电容器102，其被表示为CO1、CO2到COM。M是整数。该组基本的电容器104和该组M个偏置电容器102与比较器110的反相端子116耦合。控制逻辑电路120与比较器110耦合。控制逻辑电路120包括状态逻辑电路122和调整(trim)逻辑电路124。状态逻辑电路122与第一组开关126耦合。该组基本的电容器104通过第一组开关126接收输入电压Vin132和一组参考电压中的一个。该组参考电压包括正参考电压Vrefp134和负参考电压Vrefm136。调整逻辑电路124与第二组开关128耦合。该组M个偏置电容器102通过第二组开关128接收初级电压Vp142和次级电压Vs144。ADC100可包括一个或更多额外部件。现在解释图1说明的ADC100的操作。初级电压Vp142和次级电压Vs144的差值随温度线性变化。初级电压Vp142随温度的增加线性增加，且次级电压Vs144随温度的增加线性减小。在一个示例中，次级电压Vs144随温度的增加线性增加，且初级电压Vp142随温度的增加线性减小。初级电压Vp142和次级电压Vs144对温度线性依赖性的特性被用于补偿随ADC100的温度变化的偏置漂移。在一个示例中，该特性被用于补偿随模拟前端(AFE)的温度变化的偏置漂移(ADC100是模拟前端(AFE)的一部分)。ADC100在一组调整阶段中操作。该组调整阶段中的每个调整阶段包括采样模式和转换模式。该组调整阶段包括第一调整阶段、第二调整阶段、第三调整阶段和第四调整阶段。第一调整阶段和第二调整阶段在第一温度(T1)发生，且第三调整阶段和第四调整阶段在第二温度(T2)发生。控制逻辑电路120在采样模式和转换模式期间使状态逻辑电路122和调整逻辑电路124同步。在该组调整阶段中的每个调整阶段中，在采样模式中，该组基本的电容器104与输入电压Vin132耦合。在采样模式中，状态逻辑电路122生成一组第一控制信号以激活第一组开关126，其将该组基本的电容器104的底板与输入电压Vin132耦合。因此，在每个调整阶段中，在转换模式下，该组基础的电容器104与正参考电压Vrefp134和负参考电压Vrefm136中的一个耦合。状态逻辑电路122生成该组第一控制信号以激活第一组开关126，第一组开关126将该组基本的电容器104的底板与正参考电压Vrefp134和负参考电压Vrefm136中的一个耦合。在第一调整阶段中，在采样模式和转换模式二者中，该组M个偏置电容器102与初级电压Vp142耦合。在第一调整阶段中，ADC100生成第一数字代码。在采样模式和转换模式二者中，调整逻辑电路124生成一组第二控制信号以激活第二组开关128，第二组开关128将该组M个偏置电容器102的底板与初级电压Vp142耦合。第一调整阶段在第一温度(T1)处发生。此时解释在第一调整阶段期间的采样模式和转换模式。在该组调整阶段的每个调整阶段中遵循类似的方法。在采样模式中，状态逻辑电路122生成该组第一控制信号，该组第一控制信号将该组基本的电容器104的底板与输入电压Vin132耦合。调整逻辑电路124生成该组第二控制信号，该组第二控制信号将该组M个偏置电容器102的底板与初级电压Vp142耦合。在转换模式中，ADC100使用二分搜索(binarysearch)技术生成对应于输入电压Vin132和初级电压Vp142的数字输出。二分搜索技术包括多个循环。在多个循环的某一个循环中，状态逻辑电路122生成该组第一控制信号以将该组基本的电容器104的底板与正参考电压Vrefp134和负参考电压Vrefm136中的一个耦合。调整逻辑电路124生成该组第二控制信号，其将该组M个偏置电容器102的底板与初级电压Vp142耦合。在比较器110的反相端子116处生成加权电压。估计的DAC(数模转换器)电压是在该组基本的电容器104的底板处施加的正参考电压Vrefp134和负参考电压Vrefm136与在该组M个偏置电容器102的底板处施加的初级电压Vp142的加权总和。因此，加权电压是在输入电压Vin132和估计的DAC电压之间的误差或差值。比较器110比较加权电压和阈值电压Vt112以生成数字位。数字位被提供到状态逻辑电路。在二分搜索技术的每个循环中，基于数字位，状态逻辑电路122生成该组第一控制信号以将在该组基本的电容器104中不同数量的电容器与正参考电压Vrefp134耦合。二分搜索技术的多个循环进一步减小在二进法(binary-scaled)步骤中的误差。每个循环之后生成的数字位一起形成数字输出。12位分辨率的ADC需要12个连续的循环以将输入电压Vin132分解为12位数字输出。在第一调整阶段中的采样模式和转换模式的以上描述类似地适用于该组调整阶段中的每个调整阶段。在第二调整阶段中，该组M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模数转换器即ADC，其包含：比较器，其经配置以接收阈值电压；一组基本的电容器，其与所述比较器耦合且经配置以接收输入电压和一组参考电压中的一个；以及一组M个偏移电容器，其与所述比较器耦合且经配置以接收初级电压和次级电压中的一个，M是整数，其中所述初级电压和所述次级电压的差值随温度线性变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.20 US 62/149,971;2015.09.30 US 14/871,0051.一种模数转换器即ADC，其包含：比较器，其经配置以接收阈值电压；一组基本的电容器，其与所述比较器耦合且经配置以接收输入电压和一组参考电压中的一个；以及一组M个偏移电容器，其与所述比较器耦合且经配置以接收初级电压和次级电压中的一个，M是整数，其中所述初级电压和所述次级电压的差值随温度线性变化。2.根据权利要求1所述的ADC，其中，该组参考电压包括正参考电压和负参考电压。3.根据权利要求1所述的ADC，其中，所述初级电压随温度的增加线性增加，且所述次级电压随温度的增加线性减小。4.根据权利要求1所述的ADC，其中，所述比较器包括：非反相端子，其经配置以接收阈值电压；以及反相端子，其与该组基本的电容器和该组M个偏置电容器耦合。5.根据权利要求1所述的ADC，所述ADC经配置以在一组调整阶段中操作，且该组调整阶段中的每个调整阶段包括采样模式和转换模式，该组调整阶段包括：第一调整阶段，在所述第一调整阶段中，所述ADC被配置以生成第一数字代码；第二调整阶段，在所述第二调整阶段中，所述ADC被配置生成第二数字代码；第三调整阶段，在所述第三调整阶段中，所述ADC被配置生成第三数字代码；第四调整阶段，在所述第四调整阶段中，所述ADC被配置生成第四数字代码。6.根据权利要求1所述的ADC，其中，所述第一调整阶段和所述第二调整阶段在第一温度处发生，且所述第三调整阶段和所述第四调整阶段在第二温度处发生。7.根据权利要求1所述的ADC，其中，在该组调整阶段中的每个调整阶段中：该组基本的电容器在所述采样模式中与所述输入电压耦合；以及该组基本的电容器在所述转换模式中与所述正参考电压和所述负参考电压之一耦合。8.根据权利要求1所述的ADC，其中，在所述第一调整阶段中，该组M个偏置电容器在所述采样模式和所述转换模式二者中与所述初级电压耦合。9.根据权利要求1所述的ADC，其中，在所述第二调整阶段中，该组M个偏置电容器在所述采样模式中与所述初级电压耦合且在所述转换模式中与所述次级电压耦合。10.根据权利要求9所述的ADC，其中，在所述第二调整阶段后，修改提供至该组M个偏置电容器的所述次级电压，使得所述第一数字代码等于所述第二数字代码。11.根据权利要求1所述的ADC，其中，在所述第三调整阶段中，该组M个偏置电容器在所述采样模式和所述转换模式二者中与所述初级电压耦合。12.根据权利要求1所述的ADC，其中，在所述第四调整阶段中，如果所述第三数字代码是正的，该组M个偏置电容器在所述采样模式中与所述次级电压耦合并在所述转换模式中与所述初级电压耦合，以及如果所述第三数字代码是负的，该组M个偏置电容器在所述采样模式中与所述初级电压耦合并...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·曼达，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US