模数转换器、测量装置和模数转换方法制造方法及图纸

模数转换器(10)包括：第一采样电容器和第二采样电容器(24、25)、第一积分器(26)、将第一输入端子(11)和共模端子(39)耦合至第一采样电容器(24)的第一电极的第一输入开关和第二输入开关(31、32)、将第二输入端子(12)和共模端子(39)耦合至第二采样电容器(25)的第一电极的第三输入开关和第四输入开关(33、34)、将第一采样电容器(24)的第二电极耦合至放大器共模端子(40)和第一积分器输入(27)的第五输入开关和第六输入开关(35、36)以及将第二采样电容器(25)的第二电极耦合至放大器共模端子(40)和第二积分器输入(28)的第七输入开关和第八输入开关(37、38)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模数转换器、测量装置和模数转换方法本专利申请涉及一种模数转换器、一种测量装置和一种模数转换方法。模数转换器通常将电压数字化为数字输出信号。电压能够分接在两个输入端子之间。在某些情况下，两个输入端子处的电压很高，只有很小的电压差需要转换成数字输出信号。本专利技术的目的是提供能够在高输入电压下工作的一种模数转换器、一种测量装置和一种模数转换方法。通过独立权利要求解决了该目的。从属权利要求中描述了进一步的改进和实施例。在一个实施例中，模数转换器包括第一采样电容器和第二采样电容器以及具有第一积分器输入和第二积分器输入的第一积分器。此外，该模数转换器包括：第一输入开关，其将第一输入端子耦合至第一采样电容器的第一电极；第二输入开关，其将共模端子耦合至第一采样电容器的第一电极；第三输入开关，其将第二输入端子耦合至第二采样电容器的第一电极；以及第四输入开关，其将共模端子耦合至第二采样电容器的第一电极。此外，该模数转换器包括第五输入开关，其将第一采样电容器的第二电极耦合至放大器共模端子；第六输入开关，其将第一采样电容器的第二电极耦合至第一积分器输入；第七输入开关，其将第二采样电容器的第二电极耦合至放大器共模端子；以及第八输入开关，其将第二采样电容器的第二电极耦合至第二积分器输入。有利的是，相对于第一积分器输入和第二积分器输入处的电压值，第一输入端子和第二输入端子处的电压的绝对值的减小是由两个采样电容器和八个输入开关引起的。模数转换器简称AD转换器。在一个实施例中，共模端子不直接连接到放大器共模端子。在一个实施例中，第一积分器包括具有连接到第一积分器输入的第一放大器输入和连接到第二积分器输入的第二放大器输入的放大器、耦合至放大器的第一放大器输入和第一放大器输出的第一积分电容器，以及耦合至放大器的第二放大器输入和第二放大器输出的第二积分电容器。在一个实施例中，放大器连接到放大器共模端子。在放大器共模端子处分接放大器共模电压。AD转换器可以包括连接到放大器共模端子的参考电压源。参考电压源可产生放大器共模电压。在一个实施例中，AD转换器包括：第二积分器，所述第二积分器在其输入侧耦合至第一放大器输出和第二放大器输出；以及比较器，所述比较器在其输入侧耦合至第二积分器的输出侧。AD转换器的滤波器在其输入侧耦合至第二积分器的输出侧。在一个实施例中，AD转换器设置为σ-δ调制器，简称为SDM。在一个实施例中，AD转换器包括第一时钟发生器，该第一时钟发生器具有连接到第五输入开关和第七输入开关的第一输出以及连接到第六输入开关和第八输入开关的第二输出。AD转换器的第二时钟发生器包括连接到第一输入开关的第一输出和连接到第二输入开关的第二输出。第二时钟发生器的第一输出可以附加地连接到第三输入开关。第二时钟发生器的第二输出可以附加地连接到第四输入开关。在一个实施例中，所述第一时钟发生器和第二时钟发生器耦合，使得第一输入开关、第三输入开关、第五输入开关和第七输入开关接收第一逻辑信号，并且第二输入开关、第四输入开关、第六输入开关和第八输入开关接收第二逻辑信号。在一个实施例中，AD转换器包括采样电路，该采样电路包括第一采样电容器和第二采样电容器以及第一输入开关至第八输入开关。在一个实施例中，AD转换器包括另外的采样电路。该另外的采样电路包括另外的第一采样电容器和另外的第二采样电容器以及另外的第一输入开关至另外的第八输入开关。采样电路和另外的采样电路都连接到第一积分器输入和第二积分器输入。在一个实施例中，第一输入开关至第四输入开关、第一采样电容器和第二采样电容器以及第二时钟发生器设置为在高于第五输入开关至第八输入开关和所述第一时钟发生器的电压电平下工作。第一输入开关至第四输入开关、第一采样电容器和第二采样电容器和第二时钟发生器工作的电压电平是例如感测电压电平，即能够在第一输入端子和第二输入端子处分接的电压电平。在示例中，电压电平可能高达120V。例如，第一输入开关至第四输入开关、第一采样电容器和第二采样电容器和第二时钟发生器在5V至120V的电压下工作，而第五输入开关至第八输入开关和第一时钟发生器在最高5V的电压下工作。可选地，第一输入开关至第四输入开关、第一采样电容器和第二采样电容器和第二时钟发生器在1.8V至120V的电压下工作，而第五输入开关至第八输入开关和第一时钟发生器在最高1.8V的电压下工作。可选地，第一输入开关至第四输入开关、第一采样电容器和第二采样电容器和第二时钟发生器在3.3V到120V的电压下工作，而第五输入开关至第八输入开关和第一时钟发生器在最高3.3V的电压下工作。在一个实施例中，第二时钟发生器包括：输入级，所述输入级在其输入侧连接到第二时钟发生器的第一输入；中间级；以及输出级，所述输出级在其输出侧连接到第二时钟发生器的第一输出。中间级将输入级耦合至输出级。第二时钟发生器的第一输入可以连接到第一时钟发生器的第一输出。在一个实施例中，第二时钟发生器的第一输出连接到第一输入开关的控制端子。输出级的第一电源端子可以耦合至第一输入端子。第一输入电压提供到输出级的第一输入端子，从而提供到输出级的第一电源端子。输出级可以包括第一上拉电阻，该第一上拉电阻将第一电源端子耦合至第二时钟发生器的第一输出。输出级可以包括至少一个输出晶体管，该至少一个输出晶体管将第二时钟发生器的第一输出耦合至参考电位端子并且由中间级控制。在一个实施例中，第二时钟发生器的附加的第一输出连接到第三输入开关的控制端子。输出级在其输出侧连接到第二时钟发生器的附加的第一输出。输出级的第二电源端子可以耦合至第二输入端子。第二输入电压提供到第二输入端子，从而提供到输出级的第二电源端子。输出级包括第二上拉电阻，该第二上拉电阻将第二电源端子耦合至第二时钟发生器的附加的第一输出。输出级可以包括至少一个另外的输出晶体管，该至少一个另外的输出晶体管将第二时钟发生器的附加的第一输出耦合至参考电位端子并且由中间级控制。在一个实施例中，在共模端子处分接输入共模电压。输入共模电压和放大器共模电压有不同的值。输入共模电压和放大器共模电压相互独立。输入共模电压的变化不会导致放大器共模电压的变化。在一个实施例中，AD转换器包括电阻分压器，该电阻分压器具有将第一输入端子耦合至共模端子的第一电阻器和将共模端子耦合至第二输入端子的第二电阻器。因此，AD转换器可以设置为通过电阻分压器自身产生输入共模电压。在一个实施例中，电阻分压器包括与第一电阻器串联布置的分压器开关和与第二电阻器串联布置的另外的分压器开关中的至少一个开关。在一个实施例中，测量装置包括AD转换器、第一电池单元和耦合器，所述耦合器将第一电池单元的第一端子耦合至第一输入端子，并且将第一电池单元的第二端子耦合至第二输入端子，电池可以包括第一电池单元。在一个实施例中，测量装置包括至少一个第二电池单元。耦合器选择性地将第一电池单元的第一端子耦合至第一输入端子，并且将第一电池单元的第二端子耦合至第二输入端子或将第二电池单元的第一端子耦合至第一输入端子，并且第二电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模数转换器，包括：/n-第一采样电容器和第二采样电容器(24、25)，/n-第一积分器(26)，其具有第一积分器输入和第二积分器输入(27、28)，/n-第一输入开关和第二输入开关(31、32)，其将第一输入端子(11)和共模端子(39)耦合至所述第一采样电容器(24)的第一电极，/n-第三输入开关和第四输入开关(33、34)，其将第二输入端子(12)和所述共模端子(39)耦合至所述第二采样电容器(25)的第一电极，/n-第五输入开关和第六输入开关(35、36)，其将所述第一采样电容器(24)的第二电极耦合至放大器共模端子(40)和所述第一积分器输入(27)，以及/n-第七输入开关和第八输入开关(37、38)，其将所述第二采样电容器(25)的第二电极耦合至所述放大器共模端子(40)和所述第二积分器输入(28)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170509 EP 17170073.51.一种模数转换器，包括：
-第一采样电容器和第二采样电容器(24、25)，
-第一积分器(26)，其具有第一积分器输入和第二积分器输入(27、28)，
-第一输入开关和第二输入开关(31、32)，其将第一输入端子(11)和共模端子(39)耦合至所述第一采样电容器(24)的第一电极，
-第三输入开关和第四输入开关(33、34)，其将第二输入端子(12)和所述共模端子(39)耦合至所述第二采样电容器(25)的第一电极，
-第五输入开关和第六输入开关(35、36)，其将所述第一采样电容器(24)的第二电极耦合至放大器共模端子(40)和所述第一积分器输入(27)，以及
-第七输入开关和第八输入开关(37、38)，其将所述第二采样电容器(25)的第二电极耦合至所述放大器共模端子(40)和所述第二积分器输入(28)。


2.根据权利要求1所述的模数转换器，
其中，所述第一积分器(26)包括：
-放大器(41)，其具有连接到所述第一积分器输入(27)的第一放大器输入(42)和连接到所述第二积分器输入(28)的第二放大器输入(43)，
-第一积分电容器(44)，其耦合至所述放大器(41)的第一放大器输入(42)和第一放大器输出，以及
-第二积分电容器(45)，其耦合至所述放大器(41)的第二放大器输入(43)和第二放大器输出。


3.根据权利要求2所述的模数转换器，
其中，所述放大器(41)连接到所述放大器共模端子(40)。


4.根据权利要求2或3所述的模数转换器，
其中，所述模数转换器(10)包括：
-第二积分器(46)，所述第二积分器在其输入侧耦合至所述第一放大器输出和第二放大器输出，
-比较器(47)，所述比较器在其输入侧耦合至所述第二积分器(46)的输出侧；以及
-滤波器(15)，所述滤波器在其输入侧耦合至所述第二积分器(46)的输出侧。


5.根据权利要求1至4之一所述的模数转换器，
其中，所述模数转换器(10)被配置为σ-δ调制器。


6.根据权利要求1至5之一所述的模数转换器，
其中，所述模数转换器(10)包括：
-第一时钟发生器(18)，其具有连接到所述第五输入开关和所述第七输入开关(35、37)的第一输出，以及连接到所述第六输入开关和第八输入开关(36、38)的第二输出，以及
-第二时钟发生器(19)，其具有连接到所述第一输入开关和所述第三输入开关(31、33)中的至少一个开关的第一输出(102)，以及连接到所述第二输入开关和所述第四输入开关(32，34)中的至少一个开关的第二输出。


7.根据权利要求6所述的模数转换器，
其中，所述第一时钟发生器和所述第二时钟发生器(18、19)耦合，使得所述第一输入开关、第三输入开关、第五输入开关和第七输入开关(31、33、35、37)接收第一逻辑信号(Φ1、Φ1’)，并且所述第二输入开关、第四输入开关、第六输入开关和第八输入开关(32、34、36、38)接收第二逻辑信号(Φ2、Φ2’)。


8.根据权利要求6或7所述的模数转换器，
其中，所述第一输入开关至所述第四输入开关(31至34)、所述第一采样电容器和所述第二采样电容器(24、25)以及所述第二时钟发生器(19)被配置为在高于所述第五输入开关至所述第八输入开关(35至38)和所述第一时钟发生器(18)的电压电平下工作。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉维·库马尔·阿杜苏姆阿利，苏达卡尔·辛加马拉，韦雷什·巴布·维利加达拉，罗希特·兰加纳坦，钱德拉·内沙扎姆，克里希纳·康德·哈万卢尔，帕沃蒂·萨西卡拉·贾亚钱德兰·皮莱，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT