多电平电压检测器制造技术

一种电压检测器(100)包括：输入(103)；电阻分压器电路(102)，其具有：电阻器(R1、R2、R3、...、RN、RN+1)，该电阻器(R1、R2、R3、...、RN、RN+1)在输入(103)和参考节点(115)之间彼此串联耦合；以及连接相邻电阻器对的N个中间节点(111、112、113、114)。电压检测器(100)具有：耦合到相应中间节点(111、112、113、114)的N个开关(S1、S2、S3、S4)；以及比较器(106)，其具有耦合到开关(S1、S2、S3、S4)的输入(108)；状态机(110)，其具有耦合到比较器(106)的输出(109)的输入，以及解码器(120)，该解码器(120)具有耦合到N个开关(S1、S2、S3、S4)的相应控制端子的N个解码器输出(121、122、123、124)。124)。124)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多电平电压检测器

技术介绍

[0001]电压检测器电路可用于跟踪电压信号变化的各种应用。电压跟踪可用于DC到DC转换器的反馈调整或用于生成多电平信号以表示或跟踪电压信号的幅度的其他应用。从不同类型的多电平电压检测器中进行选择涉及速度、精度、尺寸和复杂性之间的权衡。一种类型的多电平电压检测器使用具有多个比较器和电阻分压器电路的闪存模数转换器(ADC)。闪存ADC设计占用大量管芯和/或电路板面积并消耗大量功率。此外，闪存ADC方法会受到所有比较器的输入偏移之间不匹配的影响，特别是对于小电压电平间隔。此外，随着比较器数量的增加，编码逻辑的复杂性和面积显著增加。尽管闪存ADC电压检测器可以在单个时钟周期内提供转换后的值，但这种形式的电压检测器会随着比较器数量的增加而受到增加寄生负载电容的影响，这限制了运行速度。另一种类型的多电平电压检测器使用逐次逼近寄存器(SAR)ADC，该ADC具有根据慢速二进制搜索算法运行的单个比较器。SAR ADC设计比闪存ADC设计消耗更少的功率和占用更少的空间。此外，SAR ADC电压转换器不会受到与闪存ADC设计相关的比较器失配问题的影响。然而，SAR ADC中使用的二进制搜索算法在每个转换器时钟周期中仅产生单个位，并且可能需要采样保持电路，这增加了功率和面积。

技术实现思路

[0002]在一个方面，一种电压检测器包括：具有连接相邻分压电阻器对的N个中间节点的电阻分压器电路，具有耦合到相应中间节点的N个开关的开关电路，以及具有耦合到开关的输入的比较器，以及状态机，该状态机的输入耦合到比较器的输出，以及该状态机具有解码器，该解码器具有耦合至N个开关的相应控制端子的N个解码器输出。
[0003]在一个示例中的状态机在时钟信号的每个周期中具有当前状态，该当前状态具有N个可能状态值中的一个。在一个示例中的解码器被配置为仅激活解码器输出中的一个以根据时钟信号的每个周期中的当前状态接通开关中的对应单个开关。在一个示例中，状态机被配置为响应于时钟信号和响应于比较器输出处的比较器输出信号选择性地将当前状态更新为下一状态值。在一个示例中，状态机被配置为根据具有第一状态值或第N状态值的当前状态的比较器输出信号将下一状态值设置为当前状态值或与当前状态值相邻的中间状态值。对于具有中间状态值的当前状态，状态机被配置为根据比较器输出信号将下一状态值设置为两个相邻状态值中的一个。
[0004]在一个示例中，状态机包括具有N+1个第二解码器输出的第二解码器，并且第二解码器被配置为一次仅激活第二解码器输出中的一个。第二解码器被配置为根据状态机的当前状态和下一状态在时钟信号的每个周期中激活第二解码器输出中的一个。对于具有第一状态值的当前状态和下一状态，第二解码器被配置为激活第二解码器输出中的第一输出。对于具有第N状态值的当前状态和下一状态以及具有第N状态值的下一状态值，第二解码器被配置为激活第二解码器输出中的第N+1输出。对于具有第i状态值的当前状态和具有第i+1状态值的下一状态值，第二解码器被配置为激活第二解码器输出中的第i+1输出。对于具有第i+1状态值的当前状态和具有第i状态值的下一状态值，第二解码器被配置为激活第二
解码器输出中的第i输出。
[0005]在另一方面，一种方法包括根据状态机的在时钟信号的每个周期中具有N个可能的状态值中的一个的当前状态将电阻分压器电路的整数N个中间节点中的单个节点耦合到比较器的输入。该方法进一步包括响应于时钟信号和响应于比较器输出处的比较器输出信号，选择性地将当前状态的状态值更新为下一状态值，并根据当前状态的状态值和下一状态值在时钟信号的给定周期中激活N+1个解码器输出中的单个输出。在一个示例中，该方法进一步包括根据解码器输出调整功率转换器的运行条件。
[0006]在一个示例中，将当前状态的状态值更新为下一状态值包括对于具有第一状态值或第N状态值的当前状态根据比较器输出信号将下一状态值设置为当前状态值或与当前状态值相邻的中间状态值。对于具有中间状态值的当前状态，更新状态值包括根据比较器输出信号将下一状态值设置为两个相邻状态值中的一个。
[0007]在一个示例中，在时钟信号的给定周期中激活N+1个解码器输出中的单个输出包括对于具有第一状态值的当前状态和下一状态激活第一输出，以及对于具有第N状态值的当前状态和下一状态激活第二解码器输出中的第N+1输出。对于具有第i状态值的当前状态和具有第i+1状态值的下一状态值，该方法包括激活第二解码器输出中的第i+1输出，并且对于具有第i+1状态值的当前状态和具有第i状态值的下一状态值，激活第二解码器输出中的第i输出。
[0008]在又一方面，一种功率转换器包括耦合到开关节点的电感器、具有耦合到开关节点的端子和控制输入的开关、耦合到开关节点的电流传感器以及具有整数N+1个电流参考输入以及电流参考输出的电流参考电路。功率转换器进一步包括转换器比较器，该转换器比较器具有耦合到电流传感器的第一输入、耦合到电流参考电路的输出的第二输入(618)和输出，以及控制器和电压检测器。控制器具有耦合到转换器比较器的输出的输入和耦合到开关的控制输入的输出。电压检测器包括耦合到转换器输出的电压检测器输入、具有状态的状态机以及耦合到N+1个电流参考输入中的相应电流参考输入的N+1个解码器输出，该状态具有N个可能状态值。
[0009]在一个示例中，电压检测器包括电阻分压器电路、具有耦合到电阻分压器的相应中间节点的N个开关的开关电路以及第二端子和控制端子。电压检测器进一步包括比较器，该比较器具有耦合到电压参考的第一输入、耦合到开关的第二输入以及输出。状态机具有耦合到比较器的输出的输入、具有耦合到开关的相应控制端子的N个第一解码器输出的第一解码器以及具有耦合到N+1个电流参考输入中的相应电流参考输入的N+1个解码器输出的第二解码器。
[0010]在一个示例中，状态机具有在时钟信号的每个周期中具有N个可能状态值中的一个的当前状态，并且第一解码器被配置为仅激活第一解码器输出中的单个输出以根据时钟信号的每个周期中的当前状态接通开关中的对应的单个开关。第一解码器被配置为在当前状态是N个可能状态值中的第i可能状态值的时钟信号的给定周期中激活解码器输出中的第i输出，并且状态机被配置为响应于时钟信号和响应于比较器输出处的比较器输出信号，选择性地将当前状态更新到下一状态值。在一个示例中，状态机被配置为对于具有第一状态值或第N状态值的当前状态将下一状态值设置为当前状态值或设置为相邻的中间状态值，以及对于具有中间状态值的当前状态，状态机被配置为根据比较器输出信号将下一状
态值设置为与当前状态值相邻的两个相邻状态值中的一个。
[0011]在一个示例中，第二解码器被配置为一次仅激活解码器输出中的单个输出。在一个示例中，对于具有第一状态值的当前状态和下一状态，第二解码器被配置为激活解码器输出中的第一输出。对于具有第N状态值的当前状态和下一状态，第二解码器被配置为激活解码器输出中的第N+1输出。对于具有第i状态值的当前状态和具有第i+1状态值的下一状态值，第二解码器被配置为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电压检测器，包括：输入；电阻分压器电路，所述电阻分压器电路具有在所述输入和参考节点之间彼此串联耦合的电阻器和整数N个中间节点，所述中间节点中的相应中间节点连接相邻的电阻器对，N大于2；具有N个开关的开关电路，所述开关中的相应开关具有耦合到所述中间节点中的相应中间节点的第一端子、第二端子和控制端子；比较器，所述比较器具有耦合到参考电压的第一输入、耦合到所述开关的所述第二端子的第二输入以及输出；以及状态机，所述状态机具有：耦合到所述比较器的所述输出的输入，以及解码器，所述解码器具有耦合到所述N个开关的相应控制端子的N个解码器输出。2.根据权利要求1所述的电压检测器，所述状态机进一步包括具有N+1个第二解码器输出的第二解码器。3.根据权利要求2所述的电压检测器，进一步包括时钟输入，所述状态机在所述时钟输入处的时钟信号的每个周期中具有当前状态，所述当前状态具有N个可能状态值中的一个；其中，所述解码器被配置为仅激活所述解码器输出中的单个输出以根据所述时钟信号的每个周期中的所述当前状态接通所述开关中的对应单个开关。4.根据权利要求3所述的电压检测器，其中：所述N个可能状态值包括第一状态值、第N状态值和N
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2个中间状态值；所述解码器被配置为在所述当前状态是所述N个可能状态值中的第i状态值的所述时钟信号的给定周期中激活所述解码器输出中的第i输出；所述状态机被配置为响应于所述时钟信号和响应于所述比较器所述输出处的比较器输出信号选择性地将所述当前状态更新为下一状态值；对于具有所述第一状态值或所述第N状态值的所述当前状态，所述状态机被配置为根据所述比较器输出信号将所述下一状态值设置为所述当前状态值或设置为与所述当前状态值相邻的中间状态值；以及对于具有所述中间状态值中的一个的所述当前状态，所述状态机被配置为根据所述比较器输出信号将所述下一状态值设置为与所述当前状态值相邻的两个所述状态值中的一个。5.根据权利要求4所述的电压检测器，其中：所述第二解码器被配置为根据所述当前状态的状态值和所述下一状态值在所述时钟信号的给定周期内激活所述第二解码器输出中的一个；对于具有所述第一状态值的所述当前状态和具有所述第一状态值的所述下一状态值，所述第二解码器被配置为激活所述第二解码器输出中的第一输出；对于具有所述第N状态值的所述当前状态和具有所述第N状态值的所述下一状态值，所述第二解码器被配置为激活所述第二解码器输出中的第N+1输出；对于具有第i状态值的所述当前状态和具有所述第i+1状态值的所述下一状态值，所述第二解码器被配置为激活所述第二解码器输出中的第i+1输出；以及
对于具有所述第i+1状态值的所述当前状态和具有所述第i状态值的所述下一状态值，所述第二解码器被配置为激活所述第二解码器输出中的第i输出。6.根据权利要求3所述的电压检测器，其中：所述N个可能状态值包括第一状态值、第N状态值和N
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2个中间状态值；所述状态机被配置为响应于所述时钟信号和响应于所述比较器的所述输出处的比较器输出信号选择性地将所述当前状态更新为下一状态值；所述第二解码器被配置为根据所述当前状态的状态值和所述下一状态值在所述时钟信号的给定周期内激活所述第二解码器输出中的一个；对于具有所述第一状态值的所述当前状态和具有所述第一状态值的所述下一状态值，所述第二解码器被配置为激活所述第二解码器输出中的第一输出；对于具有所述第N状态值的所述当前状态和具有所述第N状态值的所述下一状态值，所述第二解码器被配置为激活所述第二解码器输出中的第N+1输出；对于具有第i状态值的所述当前状态和具有所述第i+1状态值的所述下一状态值，所述第二解码器被配置为激活所述第二解码器输出中的第i+1输出；以及对于具有所述第i+1状态值的所述当前状态和具有所述第i状态值的所述下一状态值，所述第二解码器被配置为激活所述第二解码器输出中的第i输出。7.根据权利要求2所述的电压检测器，其中，所述第二解码器被配置为一次仅激活所述第二解码器输出中的单个输出。8.根据权利要求1所述的电压检测器，进一步包括时钟输入，所述状态机在所述时钟输入处的时钟信号的每个周期中具有当前状态，所述当前状态具有N个可能状态值中的一个；其中，所述解码器被配置为仅激活所述解码器输出中的单个输出以根据所述时钟信号的每个周期中的所述当前状态接通所述开关中的对应单个开关。9.根据权利要求8所述的电压检测器，其中：所述N个可能状态值包括第一状态值、第N状态值和N
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2个中间状态值；所述解码器被配置为在所述当前状态是所述N个可能状态值中的第i状态值的所述时钟信号的给定周期中激活所述解码器输出中的第i输出；所述状态机被配置为响应于所述时钟信号和响应于所述比较器的所述输出处的比较器输出信号选择性地将所述当前状态更新为下一状态值；对于具有所述第一状态值或所述第N状态值的所述当前状态，所述状态机被配置为根据所述比较器输出信号将所述下一状态值设置为所述当前状态值或设置为与所述当前状态值相邻的中间状态值；以及对于具有所述中间状态值中的一个的所述当前状态，所述状态机被配置为根据所述比较器输出信号将所述下一状态值设置为与所述当前状态值相邻的两个所述状态值中的一个。10.一种方法，包括：根据状态机的当前状态，将电阻分压器电路的整数N个中间节点中的单个中间节点耦合到比较器的输入，所述当前状态在时钟信号的每个周期中具有N个可能的状态值中的一个；
响应于所述时钟信号和响应于所述比较器的输出处的比较器输出信号，选择性地将所述当前状态的所述状态值更新为下一状态值；以及根据所述当前状态的所述状态值和所述下一状态值，在所述时钟信号的给定周期内激活N+1个解码器输出中的单个输出。11.根据权利要求10所述的方法，其中：所述N个可能的状态值包括第一状态值、第N状态值和N
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2个中间状态值；以及选择性地将所述当前状态的所述状态值更新为所述下一状态值包括：对于具有所述第一状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
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：