数据采集系统级封装技术方案

本公开涉及数据采集系统级封装。本公开描述在系统级封装(SIP)组装技术上执行模拟信号调节(包括滤波和放大)和模数转换(ADC)的技术。特别地，本公开在相同的SIP上组合可编程增益放大器(PGA)、一个或多个滤波器电路以及ADC电路。这些装置使用高精度和精确的集成无源组件在SIP上耦合在一起。SIP接收模拟信号，在SIP上使用PGA放大模拟信号，在SIP上使用滤波器电路对放大后的模拟信号进行滤波，并且然后使用SIP上的ADC电路对滤波后的放大模拟信号执行模数转换。可以基于各种输入和控制机制为各种应用配置SIP。

【技术实现步骤摘要】
数据采集系统级封装
该文档总体上但非限制性地涉及系统级封装(SIP)数据采集装置，并且更具体地涉及模数转换器(ADC)电路和系统。
技术介绍
在许多电子应用中，模拟输入信号被转换成数字输出信号(例如，用于进一步的数字信号处理)。例如，在测量系统中，电子设备配备有一个或多个传感器以进行测量，并且这些传感器可以生成模拟信号。然后可以将模拟信号作为输入提供给ADC电路，以产生用于进一步处理的数字输出信号。在另一实例中，在移动设备接收机中，天线可以基于在空中携带信息/信号的电磁波来产生模拟信号。然后可以将天线产生的模拟信号作为输入提供给ADC，以产生数字输出信号以进行进一步处理。典型的系统使用在印刷电路板上耦合在一起的分立物理组件来放大和过滤模拟信号，然后再使用另一电路组件执行ADC。这些分立元件之间的差异通常是使用各种无源元件来解决的，这进一步引入了噪声和效率低下，并占用了电路板空间。结果，将所有这些分立元件组合在印刷电路板上以执行ADC会限制系统的多功能性和性能可靠性，增加制造复杂性和成本，并消耗大量的物理板空间。
技术实现思路
本公开描述在系统级封装(SIP)组装技术上执行模拟信号调节(包括滤波和放大)和模数转换(ADC)的技术。特别地，本公开在相同的SIP上组合可编程增益放大器(PGA)、一个或多个滤波器电路以及ADC电路。这些装置使用高精度和精确的集成无源组件在SIP上耦合在一起。SIP接收模拟信号，在SIP上使用PGA放大模拟信号，在SIP上使用滤波器电路对放大后的模拟信号进行滤波，并且然后使用SIP上的ADC电路对滤波后的放大模拟信号执行模数转换。可以基于各种输入和控制机制为各种应用配置SIP在一些某些实施方案中，提供数据采集系统级封装(SIP)组装技术。SIP包括封装在SIP上的放大器，被配置为接收模拟输入信号并产生放大的模拟输入信号。SIP还包括滤波器，封装在SIP上，通过键合在SIP内的一根或多根导线耦合到所述放大器，被配置为滤波所述放大后的模拟输入信号。SIP还包括电阻网络，封装在SIP上并耦合到所述放大器和所述滤波器，被配置为在温度范围内抵消所述一根或多根导线的电阻。SIP还包括模数转换器(ADC)，封装在SIP上，通过键合在SIP内的一根或多根导线耦合到所述滤波器，被配置为产生滤波后的放大模拟输入信号的数字表示。在一些实施方式中，所述放大器包括第一和第二可编程增益放大器，其中所述模拟输入信号包括差分输入信号，并且其中滤波器包括N阶抗混叠滤波器。在一些实施方式中，所述放大器从SIP外部的前置滤波器电路接收所述模拟输入信号。在一些实施方式中，SIP还包括前置滤波器电路，被配置为在所述放大器接收所述模拟输入信号之前对所述模拟输入信号进行前置滤波。在一些实施方式中，SIP还包括一组集成无源组件，其中所述放大器、所述滤波器和ADC通过该组集成无源组件耦合。在一些实施方式中，集成无源组件包括薄膜电阻网络和电容器网络。在一些实施方式中，提供对应于所述放大器、所述滤波器和所述ADC中的至少一种的芯片，并且包括根据第一制造工艺制造的第一集成电路，以及提供对应于所述放大器、所述滤波器和所述ADC中的至少另一种的芯片，并且包括根据不同于所述第一制造工艺的第二制造工艺制造的第二集成电路。在一些实施方式中，所述第一和第二制造工艺包括不同的技术，包括低压MOS、高压MOS、低压DMOS、高压DMOS、低压双极性、高压双极性、高速双极性、BiCMOS、JFET、硅锗、碳化硅、氮化镓、砷化镓、碳化硅上的氮化镓、硅上的氮化镓或绝缘体上的硅中的至少一种。在一些实施方式中，SIP是焊盘阵列(LGA)、球栅阵列(BGA)或引脚网格阵列(PGA)封装。在一些某些实施方案中，提供一种使用系统级封装(SIP)组装技术执行数据采集的方法。该方法包括：使用封装在SIP上的放大器(PGA)来接收模拟输入信号以产生放大的模拟输入信号；使用封装在SIP上的、通过键合在SIP内的一根或多根导线耦合到所述放大器的滤波器滤波所述放大后的模拟输入信号；使用封装在SIP上并耦合到所述放大器和所述滤波器的电阻网络在温度范围内抵消所述一根或多根导线的电阻；和使用封装在SIP上的模数转换器(ADC)产生滤波后的放大模拟输入信号的数字表示。在一些实施方式中，所述模拟输入信号包括差分输入信号，其中滤波器包括N阶抗混叠滤波器，并且其中所述放大器包括第一和第二可编程增益放大器。在一些实施方式中，该方法包括利用SIP外部的前置滤波器电路对给定的模拟信号进行前置滤波以产生所述模拟输入信号。在一些实施方式中，该方法包括在所述放大器接收所述模拟输入信号之前，利用在SIP上封装的前置滤波器电路对所述模拟输入信号进行前置滤波。在一些实施方式中，所述放大器、所述滤波器和ADC通过封装在SIP上的一组集成无源组件耦合。在一些实施方式中，集成无源组件包括薄膜电阻网络和电容器网络。该概述旨在提供本专利申请的主题的概述。并不旨在提供本专利技术主题的排他性或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的更多信息。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体上示出了本文档中讨论的各种实施例。图1是根据各种实施例的SIP数据获取设备的示例的框图。图2是根据各种实施例的单输入SIP数据获取设备的示例的框图。图3是根据各种实施例的差分输入SIP数据获取设备的示例的框图。图4是根据各种实施例的差分输入SIP数据获取设备的示例的框图。图5是描绘根据各种实施例的用于利用SIP执行数据获取的示例过程的流程图。图6是示出可以在其上实现一个或多个实施例的机器的示例的框图。图7示出了根据各种实施例的低通抗混叠滤波器的说明性拓扑。图8示出了根据各种实施例的两个芯片的示例。图9示出了典型的放大器增益网络。图10-12示出了根据各种实施例的电阻器块的说明性布置。具体实施方式系统级封装(SIP)或封装系统是一种物理组件，制造时将许多集成电路封装在单个模块(组件)中。包含集成电路的芯片可以垂直地堆叠在基板上。它们之间通过细导线内部连接，并与封装相连。另外，通过倒装芯片技术，可以使用焊料凸点将堆叠的芯片连接在一起。SIP芯片可以垂直堆叠或水平堆叠，这与密度稍低的多芯片模块不同，后者将芯片水平放置在载体上。这意味着可以在多芯片封装中构建完整的功能单元，从而可以使用更少的外部组件来使功能单元正常工作。除其他事项外，本专利技术描述了在系统级封装(SIP)上执行模拟信号调节(包括滤波和放大)和模数转换(ADC)的技术。特别地，本公开将可编程增益放大器(PGA)、一个或多个滤波器电路以及ADC电路组合到同一SIP上。这些设备使用高精度和精确的集成无源组件在SIP上耦合在一起。SIP接收模拟信号，在SIP上使用PGA放大模拟信号，在SIP上使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据采集系统级封装(SIP)组装技术，该SIP包括：/n封装在SIP上的放大器，被配置为接收模拟输入信号并产生放大的模拟输入信号；/n滤波器，封装在SIP上，通过键合在SIP内的一根或多根导线耦合到所述放大器，被配置为滤波所述放大后的模拟输入信号；/n电阻网络，封装在SIP上并耦合到所述放大器和所述滤波器，被配置为在温度范围内抵消所述一根或多根导线的电阻；和/n模数转换器(ADC)，封装在SIP上，通过键合在SIP内的一根或多根导线耦合到所述滤波器，被配置为产生滤波后的放大模拟输入信号的数字表示。/n

【技术特征摘要】
20181221 US 16/230,7681.一种数据采集系统级封装(SIP)组装技术，该SIP包括：
封装在SIP上的放大器，被配置为接收模拟输入信号并产生放大的模拟输入信号；
滤波器，封装在SIP上，通过键合在SIP内的一根或多根导线耦合到所述放大器，被配置为滤波所述放大后的模拟输入信号；
电阻网络，封装在SIP上并耦合到所述放大器和所述滤波器，被配置为在温度范围内抵消所述一根或多根导线的电阻；和
模数转换器(ADC)，封装在SIP上，通过键合在SIP内的一根或多根导线耦合到所述滤波器，被配置为产生滤波后的放大模拟输入信号的数字表示。


2.权利要求1所述的SIP，其中所述放大器包括第一和第二可编程增益放大器，其中所述模拟输入信号包括差分输入信号，并且其中所述滤波器包括N阶抗混叠滤波器。


3.权利要求1-2中的任一项所述的SIP，其中所述放大器从SIP外部的前置滤波器电路接收所述模拟输入信号。


4.权利要求1-3中的任一项所述的SIP，还包括前置滤波器电路，被配置为在所述放大器接收所述模拟输入信号之前对所述模拟输入信号进行前置滤波。


5.权利要求1-4中的任一项所述的SIP，还包括一组集成无源组件，其中所述放大器、所述滤波器和ADC通过该组集成无源组件耦合，其中，所述集成无源组件包括薄膜电阻网络和电容器网络。


6.权利要求1-5中的任一项所述的SIP，其中对应于所述放大器、所述滤波器和所述ADC中的至少一种的芯片包括根据第一制造工艺制造的第一集成电路，以及对应于所述放大器、所述滤波器和所述ADC中的至少另一种的芯片包括根据不同于所述第一制造工艺的第二制造工艺制造的第二集成电路。


7.权利要求6所述的SIP，其中所述第一和第二制造工艺包括不同的技术，包括低压MOS、高压MOS、低压DMOS、高压DMOS、低压双极性、高压双极性、高速双极性、BiCMOS、JFET、硅锗、碳化硅、氮化镓、砷化镓、碳化硅上的氮化镓、硅上的氮化镓或绝缘体上的硅中的至少一种，并且其中SIP是焊盘阵列(LGA)、球栅阵列(BGA)或引脚网格阵列(PGA)封装。


8.一种使用系统级封装(SIP)组装技术执行数据采集的设备，该设备包括：
构件，用于使用封装在SIP上的放大器来接收模拟输入信号以产生放大的模拟输入信号；
构件，用于使用封装在SIP上的、通过键合在SIP内的一根或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·希利，M·亨尼西，N·任，P·M·迈克古尼斯，R·A·邦巴拉，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE