具有不确定的保持时间的采样和保持电路制造技术

本申请公开了具有不确定的保持时间的采样和保持电路。设备(100，第13段)包括电容式数模转换器(CDAC)(102，第14段)，其还包括多个电容器(200，第19段)，以对模拟输入信号(109，第19段)进行采样。采样的模拟输入信号被转换成数字信号(第15段)，并且数字信号由逐次逼近寄存器(SAR)(108，第14段)存储。此后，SAR将存储的数字信号再生成(第17段)到复位的多个电容器，并且比较器(114，第38段)被配置为放大器(第38段)以生成存储的数字信号的等效模拟电压(第17段)。

Sampling and holding circuit with uncertain holding time

The application discloses a sampling and holding circuit with an uncertain holding time. The device (100, paragraph 13) includes a capacitive digital to analog converter (CDAC) (102, paragraph 14), which also includes a plurality of capacitors (200, paragraph 19) to sample the analog input signal (109, paragraph 19). The sampled analog input signal is converted into a digital signal (paragraph 15), and the digital signal is stored by a successive approximation register (SAR) (108, paragraph 14). Thereafter, the SAR regenerates the stored digital signal (paragraph 17) to a plurality of reset capacitors, and the comparator (114, paragraph 38) is configured as an amplifier (paragraph 38) to generate an equivalent analog voltage (paragraph 17) of the stored digital signal.

【技术实现步骤摘要】
具有不确定的保持时间的采样和保持电路
技术介绍
采样和保持电路用于各种应用，诸如示波器、模拟解调器、手势识别等。采样和保持电路执行的基本功能是促进示波器中的设置触发、执行数据解调或设置无线电接收器中的解调偏置电平、存储最后记录的手势等。采样和保持电路还用在逐次逼近模数转换器中，该逐次逼近模数转换器是一种模数转换器，其经由二分查找将连续的模拟波形转换为离散的数字表示。
技术实现思路
比较器和保持电路包括电容式数模转换器(CDAC)，其还包括多个电容器，以对模拟输入信号进行采样。耦合到CDAC的比较器将采样的模拟输入信号转换为数字信号，该数字信号被存储在逐次逼近寄存器(SAR)中。此后，SAR将存储的数字信号再生成到复位的多个电容器，以及比较器被配置为放大器以生成存储的数字信号的等效模拟电压。如本文中所描述的，比较器的输出在采样期间耦合到SAR并且将采样的模拟输入信号转换成数字信号。然而，对于存储的数字信号的等效模拟电压的生成，比较器的输出被反馈到其反相输入。在这种情况下，比较器作为放大器操作，其放大多个电容器的输出，这些电容器利用再生成的存储的数字信号再充电。附图说明详细的描述参考附图被描述。在附图中，参考标记的最左边的(一个或更多个)数字标识首次出现参考标记的图。在整个附图中使用相同的数字来引用类似的特征和组件。图1是逐次逼近寄存器模数转换器(SARADC)的示例框图，其实施具有如本文中所描述的不确定保持时间的采样和保持电路(S&H电路)。图2是在如本文中所描述的模拟输入信号的采样期间的SARADC的CDAC和比较器的一个示例实施方式。图3是在如本文中所描述的设备转换模式期间的SARADC的CDAC和比较器的一个示例实施方式。图4是在如本文中所描述的复位或移除多个电容器上的电压期间的SARADC的CDAC和比较器的一个示例实施方式。图5是在如本文中所描述的再生成采样的模拟输入电压的过程期间的SARADC的CDAC和比较器的一个示例实施方式。图6是如本文中所描述的说明SARADC的操作的示例时序图。图7是如本文中所描述的说明用于使用SAR-ADC构建框来生成模拟输出的示例方法的示例过程图表。具体实施方式图1是设备100的框图。设备100是用于数据转换器的采样和保持电路。在本文中所描述的实施例中，设备100是逐次逼近寄存器模数转换器(SARADC)。因此，在某些情况下，设备100也称为SARADC100。如所描绘的，SARADC100包括：电容式数模转换器(CDAC)102，其接收模拟输入信号(Vin)104和控制信号106；逐次逼近寄存器(SAR)108，其耦合到CDAC102，其中SAR108接收采样信号110和比较器输出112；以及比较器114，其耦合到SAR108。SARADC100还示出了比较器114以接收偏置电压(Vbias)116和来自CDAC102的模拟信号输出118。此外，SAR108示出了数字输出值120，该数字输出值120包括采样的Vin104的数字表示。在一个实施例中，SARADC100可以被配置成处于转换模式。在转换模式中，SARADC100通过CDAC102对Vin104进行采样。此后，SARADC100执行二分查找以将Vin104的采样转换为其数字等效。例如，二分查找包括“N”个(其中N是整数)转换循环(cycle)以确定最佳地表示Vin104的采样的N位数字值。在该示例中，控制信号106促进CDAC102的电容器的逐次切换(如下面进一步描述的)，以生成采样的Vin104的N位数字值。在该转换模式中，比较器114的输出被反馈到SAR108。如本文中所描述的，SAR108被配置为存储采样的Vin104的N位数字值。此外，SAR108将控制信号106提供给CDAC102。控制信号106可以包括时钟信号，该时钟信号用于触发Vin104的采样、采样的Vin104的转换以及将存储的N位数字信号再生成到复位的CDAC102，如本文中所描述的。在利用再生成的N位数字信号对复位的CDAC102充电之后，比较器114被配置为用作放大器以便放大CDAC102的输出(即，模拟信号输出118)。放大器的输出包括存储的N位数字信号的等效模拟电压。图2说明在如本文中所描述的模拟输入信号的采样期间，SARADC100的CDAC102和比较器114的一个示例实施方式。例如，采样由来自控制信号106的时钟信号(未示出)触发。在该示例中，时钟信号可以从由SAR108接收的外部采样信号110导出。如所示出的，CDAC102包括多个“N”电容器200、多个“N”开关202、具有Vin开关204的输入电压(Vin)104、参考电压(Vref)206、接地开关208、多个接地端210、比较器114、具有Vout开关214的输出电压(Vout)212以及将比较器114的输出连接到SAR108的反馈112。CDAC102还示出控制信号106，该控制信号106控制多个开关202、Vin开关204和接地开关208。在一个实施例中，通过多个电容器200A、200B、200C到200-N对Vin104进行采样，其中N是用于采样的多个量化位的数量。例如，电容器200A至200D用于对Vin104进行采样。在该示例中，用于该采样的位的等效数量是至少四位(即，N＝4)。即，每个采样可以由数字输出值120处的四位数字信号表示。因此，多个电容器200中的每个电容器被配置为根据要采样的Vin104的量而充电特定的电压。为了实施Vin104的采样，例如，控制信号106将诸如时钟信号的控制信号发送到CDAC102。该时钟信号促进多个开关202、Vin开关204和接地开关208的激活。Vin开关204的激活将多个电容器200的一端连接到Vin104，而激活的接地开关208将多个电容器200的另一端连接到地210。例如，取决于要采样的Vin104的值，多个电容器200中的每个电容器将被充电到对应的值。在上面的示例中，其中N是四位，Vin104的最大值可以将多个电容器200中的每个电容器充电到它们对应的最大值。例如，对于十六伏-最大值(其中N＝4)，则电容器200A至200D将被充电至其对应的最大充电值。在该示例中，对应的最大充电值分别包括电容器200A至200D的8V、4V、2V和1V。即，在最大值处，电容器200A至200D中的每个将对应于位值1，即“1111”。在Vin104的采样值是一伏特的另一示例中，最低有效位(LSB)-电容器200D被充电到其最大值。在该另一示例中，电容器200A至200D的电荷对应于位值“0001”。在如上所述的Vin104的采样期间，Vout212与比较器114的输出断开连接。换句话说，Vout开关214断开，并且SARADC100不生成N位数字值的等效模拟电压。图3说明在如本文中所描述的转换模式期间，SARADC100的CDAC102和比较器114的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采样和保持电路(100，第13段)，其包括：/n电容式数模转换器即CDAC(102，第14段)，所述CDAC包括：/n多个电容器(200，第19段)，其采样模拟输入信号(104，第19段)；/n耦合到所述多个电容器的接地端(210，第19段)，其中，在对所述模拟输入信号的所述采样之后，所述接地端提供所述多个电容器中的复位(第37段)；/n耦合到所述多个电容器的比较器(114，第38段)，其中，所述比较器将采样的模拟输入信号转换成数字信号(第15段)；/n逐次逼近寄存器即SAR(108，第14段)，所述SAR接收并存储所述数字信号，其中，所述SAR将所述数字信号再生成并耦合(第17段)到所述CDAC的所述多个电容器，其中，所述比较器被配置为放大器(第38段)以放大所述CDAC的输出。/n

【技术特征摘要】
20180511 US 15/977,9101.一种采样和保持电路(100，第13段)，其包括：
电容式数模转换器即CDAC(102，第14段)，所述CDAC包括：
多个电容器(200，第19段)，其采样模拟输入信号(104，第19段)；
耦合到所述多个电容器的接地端(210，第19段)，其中，在对所述模拟输入信号的所述采样之后，所述接地端提供所述多个电容器中的复位(第37段)；
耦合到所述多个电容器的比较器(114，第38段)，其中，所述比较器将采样的模拟输入信号转换成数字信号(第15段)；
逐次逼近寄存器即SAR(108，第14段)，所述SAR接收并存储所述数字信号，其中，所述SAR将所述数字信号再生成并耦合(第17段)到所述CDAC的所述多个电容器，其中，所述比较器被配置为放大器(第38段)以放大所述CDAC的输出。


2.根据权利要求1所述的采样和保持电路，其还包括多个开关(202，第19段)，以将所述多个电容器连接到所述接地端，以复位所述多个电容器。


3.根据权利要求2所述的采样和保持电路，其中，在将采样的输入信号转换成所述数字信号之后执行所述复位(第37段)。


4.根据权利要求1所述的采样和保持电路，其中，在转换模式期间，通过将所述多个电容器上的电压与偏置电压即Vbias进行比较来导出所述数字信号。


5.根据权利要求1所述的采样和保持电路，其还包括控制信号(106，第10段)，所述控制信号由所述SAR提供给所述CDAC，其中，所述控制信号包括具有上升沿的时钟信号(第45段)，所述上升沿触发由所述CDAC进行的所述采样。


6.根据权利要求5所述的采样和保持电路，其中，当时钟信号处于逻辑高状态时(第51段)，所述放大器的输出电压即Vout(212，第47段)由Vout开关(214，第47段)断开连接。


7.根据权利要求5所述的采样和保持电路，其中，所述时钟信号的下降沿(第45段)触发转换模式(第15段)，所述转换模式包括将所述采样的模拟输入信号转换成所述数字信号。


8.根据权利要求1所述的采样和保持电路，其中，通过将所述比较器的输出反馈(第38段)到所述比较器的反相输入来配置所述放大器。


9.一种设备(100，第13段)，其包括：
电路接地端(210，第19段)；
多个电容器(200，第19段)，其采样模拟输入信号(104，第19段)；
耦合到所述多个电容器的比较器(114，第38段)，其中，其将采样的模拟输入信号转换(第15段)为数字信号(第15段)，其中，在所述采样的模拟输入信号的转换之后复位所述多个电容器，其中，将所述数字信号耦合到所述多个电容器，并且所述比较器被配置为放大器(第38段)以放...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·V·库尔卡尼，S·A·莫尔，K·U·贾德吉尔，
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