采样和保持设备制造技术

一种采样和保持系统(100)，用于捕获和读取至少一个输入信号(110)。该系统(100)包括读出设备(150)、控制器(140)、包括多个单位单元(130)和虚置单位单元(139)的段(125)的阵列(120)和在所述段(125)和所述读出设备(150)之间的段开关(160b)。该控制器(140)被适用于控制所述系统(100)，使得：在获取阶段期间，样本的迹线取自该输入信号并被保持在该单位单元(130)中；在读出阶段期间，在段(125)的单位单元(130)中的或在段(125)的虚置单位单元(139)中的样本被读出设备(150)读出；在打开或关闭段开关(160b、160c)之后，该虚置单位单元(139)是被读出设备(150)读出的第一个单元。

Sampling and maintenance equipment

A sampling and holding system (100) is used to capture and read at least one input signal (110). The system (100) includes a readout device (150), a controller (140), an array (120) of segments (125) including multiple unit units (130) and virtual unit units (139) and a segment switch (160b) between the segment (125) and the readout device (150). The controller (140) is adapted to control the system (100) such that: during the acquisition phase, the trace of the sample is taken from the input signal and maintained in the unit unit (130); during the read-out phase, the sample is read-out device (150) in the unit (130) of segment (125) or in the virtual unit unit (139) of segment (125). Readout: After opening or closing the segment switch (160b, 160c), the virtual unit unit unit (139) is the first unit read out by the readout device (150).

【技术实现步骤摘要】
采样和保持设备
本专利技术涉及采样和保持系统的领域。更具体而言，它涉及适用于捕获和读取来自一个或多个输入信号的多个迹线(trace)的采样和保持系统。
技术介绍
在光学传感器应用(诸如例如LIDAR应用)中，典型地模拟输入信号被用ADC来采样并且接着处理所获得的该输入信号的迹线以寻找相位和峰值信息。在使用多个光学传感器(例如像素或PIN二极管)的应用中，由于管芯(die)面积成本和功率原因，对于每个光学传感器具有高速ADC变得不切实际。更实际且成本有效的方法是使用采样和保持阵列来对迹线输出进行采样并接着将该输出多路复用到ADC以处理该迹线。在这些光学传感器应用中，需要进一步集成不同的部件。对于具有多个输入信号的应用或者其中需要获取多个迹线的应用尤其如此。本专利技术的实施例的目的是提供良好的采样和保持系统。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的是提供良好的采样和保持系统。以上目的通过根据本专利技术的方法和设备来实现。在本专利技术的第一方面的实施例涉及采样和保持系统，用于捕获和读取至少一个输入信号的迹线。该采样和保持系统包括读出设备、控制器、段的阵列(每个段包括多个单位单元和虚置(dummy)单位单元)和用于控制对单位单元和虚置单位单元的访问的访问开关。访问开关中的至少部分或全部是存在于段和读出设备之间的段开关。控制器被适用于控制采样和保持系统，使得在获取阶段()期间样本的迹线取自输入信号并被保持在单位单元中，并且使得在读出阶段期间被保持在单位单元中或在虚置单位单元中的样本被读出设备读出，且使得在配置段开关以将段连接到读取设备之后，虚置单位单元是被读出设备读出的第一个单元。在本专利技术的实施例中，虚置单位单元在当没有输入信号时的时段中被采样。这可以例如是在应用采样窗口的结束时。应用采样窗口可以例如是预定义的应用采样窗口。在本专利技术的实施例中，采样和保持系统可以例如在应用采样窗口的开始时和结束时被触发。在本专利技术的实施例中，虚置单位单元的读出导致读出值。在本专利技术的实施例中，虚置单位单元的读出值在进一步处理期间被忽略。实施例的优点是可能从一个段切换到另一个而不影响由读出设备读出的单位单元的样本。这是通过在打开或关闭段开关期间或之后读出虚置单位单元来实现的。不同的段中的每个段可以与不同的输入信号(其可以与不同的输入通道相关)相关，或者它们可以具有在多个段上遍及的相同的迹线。由此有利的是，不需要具有每个输入通道的ADC。这可被避免，因为可以使用段开关来交替地将不同的段切换到读出设备。本专利技术的实施例的优点是，在虚置单位单元的读出阶段期间，或在单位单元的非读出阶段期间，段在每个段转换中切换，使得它们的切换的影响可以被应用忽略。如果虚置单位单元不存在，则从一个段到另一个段的转换或来自不同段的样本读出可能在测量之间引入偏移。由切换在段和读出设备之间的段开关(包括段读取开关)而引起的电荷注入正在影响要被读出的下一个样本。本专利技术的实施例的优点是该下一个单元是虚置单位单元。正在处理从虚置单位单元读出的值的应用。在本专利技术的实施例中，在每个段中引入虚置单元。当在测量应用(例如，LIDAR应用)中使用根据本专利技术的实施例的采样和保持系统时，由虚置单元获得的样本可以被应用忽略。本专利技术的实施例的优点是，由此解决了偏移问题，并且确保了残余的不匹配不会影响应用并且保持在噪声基底(floor)之下。在本专利技术的实施例中，虚置单位单元吸收偏移误差并且将数据单元与偏移误差屏蔽。由于虚置单元随后在应用中被忽略，因而所期望的数据不受影响。本专利技术的实施例的优点是获取阶段从读出阶段去耦合。由此，输入信号可以在获取阶段期间被采样，并且随后单位单元可以在读出阶段期间被读出。这使得对读出设备的要求不太严格。在本专利技术的实施例中，控制器被适用于使用从用于采样输入信号的采样时钟导出的控制信号来控制访问开关。在本专利技术的实施例中，控制信号是采样时钟的延迟版本。本专利技术的实施例的优点是不需要实施时钟非重叠。这可以通过关于采样时钟延迟控制信号来避免。通过引入延迟的时钟，可以防止两个单元同时被连接到读出设备的输入。该最小的所需延迟可以由制造工艺寄生效应和S/H段阵列的大小来定义。例如，它可以小于采样时钟的10％或甚至小于采样时钟的5％。在本专利技术的实施例中，单位单元以行和列的二维阵列来排列。段与这样的阵列中的行相对应。可以由控制器通过使用用于控制访问开关的控制信号来控制对单位单元的访问。在本专利技术的实施例中，控制器被配置成，并且访问开关被定位成使得二维阵列中的行和列可以被寻址。在这种情况下，用于控制访问开关的控制信号可以被称为行信号和列信号。这些行信号和列信号由采样时钟的延迟版本来计时以确保没有噪声干扰(glitching)。在本专利技术的实施例中，每个段包括数字反馈回路，该数字反馈回路被配置为在获取阶段期间向在段中首先被访问的单位单元指示在切换到另一个段之前该段的最后一个单位单元被访问。在本专利技术的实施例中，被首先访问的单位单元在最后一个单位单元被访问之后的时钟周期接收该指示。本专利技术实施例的优点是，通过在段中实施数字反馈回路可以减少在获取阶段由段转换引起的噪声干扰(glitch)。在获取阶段期间，通过在每个段(例如行)中引入数字1比特反馈回路，使得每个段中的第一个单位单元知道在相同的段中最后一个单位单元是否在先前的时钟周期内被先前地寻址，已经解决在每个行转换处的噪声干扰的问题。在本专利技术的实施例中，每个单位单元和虚置单位单元正包括电容器，并且该电容器被配置用于保持取自输入信号的样本，并且对于段中的每个段，电容器的第一端子与段开关中的一个段开关的一侧连接，段开关中的一个段开关用另一侧连接至读出设备。本专利技术的实施例的优点是在获取阶段期间获得的样本可以被保持在单位单元的电容器中。在本专利技术的实施例中，控制器此外被配置用于控制采样和保持系统，使得在获取阶段和读出阶段之间的寄生均衡阶段期间，段开关中的至少部分被闭合。本专利技术的实施例的优点是通过在寄生均衡阶段期间闭合段开关中的至少部分，在获取阶段和读出阶段之间可能存在的电压差被均衡。在本专利技术的实施例中，读出设备包括模数转换器，该模数转换器被配置用于在读出阶段期间将单位单元中的样本数字化为被数字化的样本值。在本专利技术的实施例中，单位单元和虚置单元单元按行和列被组织，其中每个段与包括单位单元和虚置单位单元的行对应。本专利技术的实施例的优点是可以获得紧凑的采样和保持系统。在本专利技术的实施例中，读出设备包括运算放大器，且单位单元和虚置单位单元与运算放大器的输入端子连接。在本专利技术的实施例中，采样和保持系统针对每个段包括在单位单元和虚置单位单元的第二端子与运算放大器的输出之间的段读取开关。本专利技术的实施例的优点是，通过在每个段与运算放大器的输出之间引入开关，可以减小由运算放大器看到的电容性负载。在本专利技术的第二方面的实施例涉及光学检测器，该光学检测器包括根据本专利技术的实施例的采样和保持系统和光学传感器的阵列，每个光学传感器包括用于检测光学信号的输入以及用于生成代表被检测到的光学信号的输出信号的输出，其中光学传感器的输出是采样和保持系统的输入信号。本专利技术的实施例的优点是，光学检测器包括多个光学传感器，所有这些光学传感器可以被连接到采样和保持系统。光学传感器的阵列可以是1D阵列或甚至2D阵列。使用根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采样和保持系统(100)，用于捕获和读取至少一个输入信号(110)的迹线，所述采样和保持系统(100)包括读出设备(150)、控制器(140)、段(125)的阵列(120)和访问开关(160)，每个段(125)包括多个单位单元(130)和虚置单位单元(139)，所述访问开关(160)用于控制对所述单位单元(130)和所述虚置单位单元(139)的访问，其中所述访问开关(160)中的至少部分或全部是存在于所述段(125)和所述读出设备(150)之间的段开关(160b、160c)，其中所述控制器(140)被适用于控制所述采样和保持系统(100)，使得在获取阶段期间样本的迹线取自所述输入信号并被保持在所述单位单元(130)中且使得在读出阶段期间被保持在所述单位单元(130)中或在所述虚置单位单元(139)中的所述样本被所述读出设备(150)读出，其特征在于，所述控制器(140)被适用于控制所述采样和保持系统(100)，使得所述虚置单位单元在当不存在输入信号时的时段中被采样，且使得在配置所述段开关(160b、160c)以将段连接到所述读取设备(150)之后，所述虚置单位单元(139)是由所述读出设备(150)读出的第一个单元，从而导致读出值，其中所述采样和保持系统被适用于在进一步处理期间忽略所述虚置单位单元的所述读出值。...

【技术特征摘要】
2017.02.24 EP 17157859.41.一种采样和保持系统(100)，用于捕获和读取至少一个输入信号(110)的迹线，所述采样和保持系统(100)包括读出设备(150)、控制器(140)、段(125)的阵列(120)和访问开关(160)，每个段(125)包括多个单位单元(130)和虚置单位单元(139)，所述访问开关(160)用于控制对所述单位单元(130)和所述虚置单位单元(139)的访问，其中所述访问开关(160)中的至少部分或全部是存在于所述段(125)和所述读出设备(150)之间的段开关(160b、160c)，其中所述控制器(140)被适用于控制所述采样和保持系统(100)，使得在获取阶段期间样本的迹线取自所述输入信号并被保持在所述单位单元(130)中且使得在读出阶段期间被保持在所述单位单元(130)中或在所述虚置单位单元(139)中的所述样本被所述读出设备(150)读出，其特征在于，所述控制器(140)被适用于控制所述采样和保持系统(100)，使得所述虚置单位单元在当不存在输入信号时的时段中被采样，且使得在配置所述段开关(160b、160c)以将段连接到所述读取设备(150)之后，所述虚置单位单元(139)是由所述读出设备(150)读出的第一个单元，从而导致读出值，其中所述采样和保持系统被适用于在进一步处理期间忽略所述虚置单位单元的所述读出值。2.根据权利要求1所述的采样和保持系统(100)，其中所述控制器(140)被适用于使用从用于对所述输入信号采样的采样时钟导出的控制信号来控制所述访问开关(160)。3.根据权利要求2所述的采样和保持系统(100)，其中所述控制信号是所述采样时钟的延迟版本。4.根据权利要求2所述的采样和保持系统(100)，其中每个段(125)包括数字反馈回路(710)，所述数字反馈回路(710)被配置为在获取阶段期间向在所述段中首先被访问的所述单位单元指示在切换到另一个段之前该段的最后一个单位单元被访问。5.根据权利要求1所述的采样和保持系统(100)，其中每个单位单元(130)和虚置单位单元(139)正包括电容器(132)，并且其中所述电容器(132)被配置用于保持取自所述输入信号的样本，并且其中对于所述段(120)中的每个段，所述电容器(132)的第一端子与所述段开关(160b)中的一个段开关的一侧连接，所述段开关(160b)中的一个段开关用另一侧连接至所述读出设备(150)。6.根据权利要求5所述的采样和保持系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·艾哈迈德，V·赛流陈科，S·帕蒂尔，D·利夫齐，M·水树，
申请(专利权)人：迈来芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE