在模数转换器中增量预加载制造技术

本公开涉及在模数转换器中增量预加载。在SAR ADC运行期间，在执行位试验之前，几个MSB可以预加载预定位判决。可以提供系统和方法，用于增量地预加载预定位判决，以便在可接受的输入电压的有限范围内保持存在于比较器输入端的电压。

Incremental preloading in an analog to digital converter

The present disclosure relates to incremental preloading in an analog to digital converter. During the SAR ADC operation, before performing a test, several MSB can pre load pre positioning decision. A system and method can be provided for incrementally preloading the pre location decision so as to maintain the voltage at the input of the comparator within a limited range of acceptable input voltage.

【技术实现步骤摘要】
在模数转换器中增量预加载
本公开涉及用于操作逐次逼近寄存器(SAR)SAR模数转换器(ADC)的系统和方法。
技术介绍
某些逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)包括数模转换器(DAC)，其可以采样输入电压和比较器，将采样输入电压与参考电压进行比较，并在位试验期间输出数字结果。
技术实现思路
在具有比较器的SARADC中，比较器输入处的电压，例如由DAC的顶板提供的电压，可以超过ADC的位试验期间的允许电平。本专利技术人尤其认识到，需要SARADC，可以执行位试验，而不超过包含在SARADC中包括的比较器的电压限制。在某些系统中，第一数个最高有效位(MSB)可以被预先确定，例如通过使用辅助ADC。预定的MSB以在进行位试验之前加载到DAC上。在MSB可以在进行位试验之前加载的这样系统中，可以减少比较器输入的轨道电压。然而，在某些系统中，MSB可以在进行位试验之前加载，例如在预加载MSB期间，例如由于定时跳动或RC延迟的变化(例如可能导致信号电荷丢失和模数转换过程的退化)而可以在比较器的输入处存在瞬时的轨道电压。本专利技术人尤其认识到，可以增量地加载第一数个MSB中的每一个以避免超过比较器输入处的电压限制。附图说明现在将参照附图通过示例的方式描述本公开，其中：图1A-1C描述SARADC的图。图2A-2E描述在SARADC中增量地加载第一数个MSB的方法。图3A-3J描述在SARADC中增量地加载第一数个MSB的方法。图4A-4E描述将位判决加载到温度计编码DAC中的方法。图5描述示出一元代码的表。图6将预定位判决增量地加载到DAC中的方法。具体实施方式在具有DAC的SARADC中，第一MSB可以被预先确定，例如在辅助ADC和预加载到DAC之前进行位试验。预加载的第一MSB可以提供DAC顶端的电压，该电压可能在与DAC连接的比较器的电压范围内。在某些情况下，预加载的第一MSB可能会导致DAC顶板处的电压超过或远超过比较器的电压限制，例如由于定时跳动或RC变化延迟导致信号电荷的丢失。本专利技术人尤其认识到，例如为了避免超过比较器输入端的电压限制，例如即使存在定时跳动或RC变化延迟，可以增量地加载每一个第一MSB。图1A示出了SARADC100的示例。SARADC100可以包括第一DAC110a、第二DAC110b、输入采样开关105a和105b、比较器输入开关125a和125b、比较器130和顶板采样开关135a和135b。第一DAC110a可以包括对应于不同位置的电容器112a的阵列，并且每个电容器112a可以包括顶板120a和底板115a。电容器112a阵列可以包括一个或多个寄生电容140a。第二DAC110b可以包括对应于不同位置的电容器112b阵列，并且每个电容器112b可以包括顶板120b和底板115b。电容器112b阵列可以包括一个或多个寄生电容140b。在例子中，电容器112a和112b阵列可以是二进制加权电容器。底板115a和115b可以分别连接到输入采样开关105a和105b。顶板120a和120b可以分别连接到顶板采样开关135a和135b。顶板120a和120b也可以分别连接到比较器输入开关125a和125b。比较器130的输入端通常可接受零伏到Vdd之间的范围内的电压以及正极供电电压。在SARADC100的采样相期间，输入采样开关105a和105b可以分别将第一输入电压和第二输入电压连接到底板115a和底板115b。第一输入电压和第二电压分别可以在第一参考电压和第二参考电压之间的范围内。顶板采样开关135a和135b可以分别将顶板共模电压连接到顶板120a和顶板120b。在图1B中所示的SARADC100的保持相期间，输入采样开关105a和105b可以分别从底板115a和115b断开第一输入电压和第二输入电压。顶板采样开关135a和135b可以分别从顶板120a和120b断开顶板共模电压。比较器输入开关125a和125b可以打开，例如分别从顶板120a和120b断开比较器输入。输入采样开关105a和105b然后可以将底板115a和115b分别连接到共模电压。在例子中，共模电压可以是正极参考电压和负极参考电压的平均值(例如，对于5V的正极参考电压和0V的负极参考电压，共模电压可以是2.5V)。在转换相间，比较器输入开关125a和125b可以关闭，位测验可以由SARADC100进行。位试验可以在采样相和保持相之后进行。在采样相和保持相之后，比较器输入开关125a和125b可以关闭，例如分别将比较器输入端连接到顶板120a和120b。比较器130然后可以在例如在第一DAC110a的顶板120a处的电压和第二DAC110b的顶板120b处的电压之间进行比较，并且基于比较，对应于位判决的电荷可以加载到对应于数字位的电容器112a和112b的底板115a和115b上。对应于位判决的电荷可以通过闭合开关105a和105b被加载，例如连接到可以对应于数字高或数字低的电压(例如，数字高可以对应于5伏，数字可以对应于0伏)，例如可以使电荷传送到对应于被加载的数字位的电容器112a和112b。位试验可以运行，直到位判决已经加载到对应于数字位的每对底板115a和115b上。随着位判决的加载，共模电压可以逐步从底板115a和115b断开，而比较器输入的共模电压可以逐渐接近采样顶板共模电压。在示例中，在图1A所示的采样相间，4V信号可以应用于第一DAC110a的底板115a，1V信号可以应用于第二DAC110b的底板115b，0.9V的顶板共模电压可以应用于第一DAC110a的顶板120a和第二DAC110b的顶板120b。在这样的例子中，在图1B所示的保持相期间，第一DAC110a的顶板120a和第二DAC110b的顶板120b可以与0.9V的顶板共模电压断开。可以打开输入采样开关105a以从第一和第二DAC110a和110b的底板115a和115b分别断开4V信号和1V信号。在应用共模电压之后，第一DAC110a的顶板120a处的电压可以是-0.6V，第二DAC110b的顶板120b处的电压可以是2.4V，其中-0.6V的电压可以在比较器输入的限制之外，例如当比较器输入电压被限制在0V到5V的范围内时。这可能导致代表模拟信号被转换的电荷损失，进而导致模数转换过程的劣化。在某些系统中，如图1C所示，在进行位试验之前，至少一个最高有效位判决可以加载到对应于至少一个最高有效位的电容器112a和112b的底板115a和115b上，例如防止顶板120a和120b处的电压超过比较器输入的限制。那么至少一个最高有效位判决可以由辅助ADC确定。对应于数字高的电荷可以通过将开关105a连接到正极参考电压并将开关105b连接到负极参考电压来加载。对应数字低的电荷可以被加载，例如通过将开关105a连接到负极参考电压并将开关105b连接到正极参考电压。在加载数字高的电荷之后，顶板120a处的电压可以增加，并且顶板120b处的电压可以根据下式降低：其中Δ可以表示顶板120处的电压的增加或减少量，Cx可以表示已经加载对应于数字高的电荷的电容，Ctotal可以表示DAC顶板节点上的总有效电容(如连接到DAC顶板120a和120b的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将至少一个位判决加载到包括对应不同位位置的电容元件阵列的电荷再分配数模转换器(DAC)的方法，该方法包括：将与具有第一位位置的第一元件的第一位判决有关的电荷部分加载到具有第一位位置的第一元件上；将与具有第二位位置的第二元件的第二位判决有关的电荷至少部分加载到具有与第一位置不同的第二位位置的第二元件上；和然后将与所述第一元件份第一位判决有关的其他电荷进一步加载到具有第一位位置的第一元件上。

【技术特征摘要】
2016.09.23 US 15/273,9671.一种将至少一个位判决加载到包括对应不同位位置的电容元件阵列的电荷再分配数模转换器(DAC)的方法，该方法包括：将与具有第一位位置的第一元件的第一位判决有关的电荷部分加载到具有第一位位置的第一元件上；将与具有第二位位置的第二元件的第二位判决有关的电荷至少部分加载到具有与第一位置不同的第二位位置的第二元件上；和然后将与所述第一元件份第一位判决有关的其他电荷进一步加载到具有第一位位置的第一元件上。2.权利要求1所述的方法，其中：部分加载到具有第一位位置的第一元件上包括：将与具有第一位位置的第一元件的第一位判决有关的电压施加到小于与具有第一位位置的第一元件有关的整体集电容的电容器分段。3.权利要求2所述的方法，包括确定与所述第一位判决有关的电荷与所述第二位判决有关的电荷之间的关系，并根据确定的关系增量地加载电荷到所述第一元件和所述第二元件上。4.权利要求2所述的方法，包括使用单独辅助ADC预定第一位判决和第二位判决。5.权利要求2所述的方法，其中第一元件和第二元件分别对应DAC的最高有效位和下一个最高有效位。6.权利要求2所述的方法，其中部分加载到具有第一位位置的第一元件和至少部分加载到具有第二位位置的第二元件同时进行。7.权利要求6所述的方法，包括然后将另外与第一元件的第一位判决有关的电荷进一步加载到具有第一位位置的第一元件上，并且将另外与第二元件的第二位判决有关的电荷进一步加载具有第二位位置的第二元件上，进一步加载到第一元件上和进一步加载到第二元件上同时进行。8.权利要求2所述的方法，其中部分加载到具有第一位位置的第一元件上和至少部分加载到具有第二位位置的第二元件上依次进行。9.一种用于降至少一个位判决加载到具有电容元件阵列的电荷再分配数模(DAC)转换器上的系统，所述系统包括：具有第一位位置的第一元件；具有与第一位置不同的第二位位置的第二元件；和控制电路配置为：(i)将与具有第一位位置的第一元件的第一位判决有关的电荷部分加载到具有第一位位置的第一元件上；(ii)将与具有第二位位置的第二元件的第二位判决有关的电荷至少部分加载到具有第二位位置的第二元件上；和(iii)然后将另外与第一元件的第一位判决有关的电荷进一步加载到具有第一位位置的第一元件上。10.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝箴，E·C·古塞瑞，M·C·W·科尔恩，M·D·马多克斯，
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