模数转换器装置、传感器系统和用于模数转换的方法制造方法及图纸

本公开的实施例涉及模数转换器装置、传感器系统和用于模数转换的方法。提供了用于模数转换的装置和方法以及具有传感器和此类装置的相应系统。在此，解调在没有可变前置放大的情况下进行，然后是至少在时间段中随时间连续的模数转换，模数转换也使用斩波技术。模数转换也使用斩波技术。模数转换也使用斩波技术。

【技术实现步骤摘要】
模数转换器装置、传感器系统和用于模数转换的方法


[0001]本申请涉及用于模数转换的装置、具有用于转换由传感器输出 的模拟信号的这种装置的传感器系统、以及相应的方法。

技术介绍

[0002]在许多应用中，模拟信号被转换为数字信号，然后进一步进行 数字处理。一个示例是传感器应用，其中借助传感器获取物理变量， 例如速度、位置等，传感器输出相应的模拟信号，然后将其转换为 数字信号以便进一步处理。
[0003]在一些情况下，待转换的模拟信号可以具有相对高的动态范围， 例如关于信号的电压。可以在其输出信号中具有如此高动态范围的 传感器的一个示例是电感式运动传感器。在这种传感器中，通过将 励磁信号输送到励磁线圈来产生高频磁场。借助多个获取线圈测量 磁场。励磁线圈与获取线圈之间的磁耦合取决于例如设置有电感的 转子的位置。激励信号可以具有在3.5MHz范围内的频率。例如，接 收线圈输出的电压可以在4和120mV之间的范围内，这对应于最低 电压与最高电压之间的因数30。与高频(例如3.5MHz)一起，这对 后续解调(将传感器信号转换为较低频率)和模数转换提出了挑战。
[0004]传统方法使用一个或多个可变增益控制(AGC)放大器。根据 输入信号的电平，调节可变增益以提供具有减小的动态范围的信号， 该信号最终将由模数转换器进行转换。此类放大器通常与低通滤波 器结合，以抑制信号卷积效应(混叠)并滤除不需要的高频分量。 这种低通滤波器需要相应的芯片面积。可变增益放大器还需要足够 的芯片空间并增加电流消耗。
[0005]其他传统方法需要通道滤波器来滤除有用频率范围(例如提到 的3.5MHz)之外的频率、和/或需要模数转换器电路前面的缓冲器， 这会导致偏移误差和额外的电流消耗。

技术实现思路

[0006]提供了根据权利要求1或6的模数转换器装置、根据权利要求 19的系统和根据权利要求23或28的方法。从属权利要求定义了进 一步的实施例。
[0007]根据实施例，提供了一种用于模数转换的装置，包括：
[0008]解调器，用于以具有解调频率的解调信号解调输入信号，而无 需可变前置放大，
[0009]斩波调制器，连接在解调器的下游，用于基于斩波信号进行斩 波，
[0010]模数转换器，连接在斩波调制器的下游并且至少在时间段中随 时间连续工作，以及
[0011]斩波解调器，用于基于斩波信号进行斩波。
[0012]根据另一实施例，提供了一种用于模数转换的装置，包括：
[0013]模数转换器，至少在时间段内随时间连续工作，所述模数转换 器具有：
[0014]至少一个积分器电容，所述至少一个积分器电容取决于斩波信 号与其余的模数转换器连接，其中斩波信号具有的频率等于用于对 装置的输入信号解调的解调频率，以及
[0015]斩波解调器用于根据斩波信号进行斩波。
[0016]根据进一步的实施例，提供了一种系统，包括：
[0017]传感器，和
[0018]如上所述的用于模数转换的装置，以处理来自所述传感器的信 号。
[0019]根据又一实施例，提供了一种模数转换方法，包括：
[0020]直接解调输入信号而无需可变前置放大，以及
[0021]至少在时间段中以带有斩波频率的斩波调制和斩波解调对已解 调的输入信号进行时间连续的模数转换。
[0022]根据另一实施例，提供了一种用于模数转换的方法，包括至少 在时间段中对输入信号进行时间连续的模数转换，其中所述至少在 时间段中时间连续的模数转换包括积分器电容基于斩波信号的运 行，其中斩波信号具有的斩波频率等于用于解调待转换输入信号的 解调频率。
[0023]以上概述仅代表一些实施例的简要概述并且不应被解释为限制 性的。特别地，其他实施例可以具有除上述特征之外的特征。
附图说明
[0024]图1是根据实施例的系统的框图。
[0025]图2是根据实施例的系统的图。
[0026]图3是根据实施例的系统的电路图。
[0027]图4示出示例信号以说明一些实施例的作用原理。
[0028]图5示出示例信号以说明一些实施例的作用原理。
[0029]图6示出了用于解释一些实施例的时间连续的模数转换器的示 意性电路图。
[0030]图7示出了作为图6的比较示例的具有开关输入电容器的模数 转换器的简化电路图。
[0031]图8示出了根据实施例的系统的电路图。
[0032]图9示出了根据实施例的系统的电路图。
[0033]图10示出了根据实施例的系统的电路图。
[0034]图11示出了根据实施例的系统的电路图。
[0035]图12示出了用于说明一些实施例的具有信号的图。
[0036]图13是用于说明下一个起始值的预测的图。
[0037]图14是用于说明根据一些实施例的方法的流程图。
[0038]图15A是根据实施例的系统的电路图。
[0039]图15B示出了图15A的电压/电流转换器。
[0040]图15C是用于说明图15A的系统的图。
[0041]图16A是根据实施例的系统的电路图。
[0042]图16B示出了图16A的运算放大器。
[0043]图17A到17C示出了用于同步信号的各种实施例。
[0044]图18至22是根据各种实施例的系统的电路图。
具体实施方式
[0045]下面详细解释各种实施例。这些实施例不应被解释为限制性的， 而仅用于说明的目的。例如，一些实施例被描述为具有多个特征(部 件、装置、方法步骤、过程等)。在其他实施例中，这些特征中的 一些可以被省略或被替代特征替代。可以组合不同实施例的特征。 针对一个实施例描述的装置的变化和修改或特殊部分也可以应用于 其他实施例，因此不再重复解释。
[0046]除非另有说明，连接和耦合是指电连接和耦合。可以修改这种 连接或耦合，例如通过添加组件或移除部件，只要连接或耦合的基 本功能，例如提供电压、电信号传输或信息传输不被显著影响。
[0047]除了明确示出的特征之外，还可以提供其他特征，例如在传感 器系统和相应电路中使用的常规特征。
[0048]图1示出了根据实施例的具有模数转换器装置11的系统的框 图。
[0049]图1的系统具有输出模拟信号si的信号源10。模拟信号si可以 具有相对较高的频率，例如大于1MHz、大于3MHz或例如大约 3.5MHz，但不限于此。在一些实施例中，信号源10可以是传感器。 特别地，信号源10可以是电感式传感器，如稍后将参考图2解释的。
[0050]在一些实施例中，信号si可以具有大的动态范围，例如在最小 幅度(例如最小电压)与最大幅度(例如最大电压)之间的至少10 倍或至少20倍。
[0051]信号si在装置11中被直接输送到解调器12。在这种情况下，直 接意味着不进行可变前置放大以适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于模数转换的装置，包括：解调器(12；33；33A，33B；92；1004)，用于以具有解调频率的解调信号(fdemod)解调输入信号，而无需可变前置放大，斩波调制器(13；36；36A
‑
36C)，连接在所述解调器(12；33；33A，33B；92；1004)的下游，用于基于斩波信号(fchop)进行斩波，模数转换器(14；37；37A
‑
37D)，连接在所述斩波调制器(13；36；36A
‑
36C)的下游并且至少在时间段中随时间连续工作，以及斩波解调器(15；38；38A
‑
38C)，用于基于所述斩波信号(fchop)进行斩波。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述解调器(12；33；33A，33B；92；1004)包括用于将所述输入信号与所述解调信号(fdemod)混频的混频器。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述解调器(12；33；33A、33B；92；1004)具有连接在上游的至少一个输入电阻器(32A、32B、32C、32D)和连接在下游的电容器组件(34、35A、35B；1000A、1000B)，其中所述至少一个输入电阻器(32A、32B、32C、32D)和所述电容器组件形成低通滤波器。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述解调信号(fdemod)的解调频率是所述斩波信号(fchop)的斩波频率(fchop)的整数倍。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述模数转换器(14；37；37A
‑
37D)具有积分器电容(310A，310B)，所述积分器电容经由基于所述斩波信号(fchop)工作的斩波装置(39)与其余的模数转换器(14；37；37A
‑
37D)连接。6.一种用于模数转换的装置，包括：模数转换器，至少在时间段内随时间连续工作，所述模数转换器具有：至少一个积分器电容(310A、310B；1602A、1602B)，所述至少一个积分器电容取决于斩波信号(fchop)与其余的模数转换器(14；37；37A
‑
37D)连接，其中所述斩波信号(fchop)具有的频率等于用于对所述装置的输入信号解调的解调频率，以及斩波解调器(1501；38、1901；2301)用于基于所述斩波信号(fchop)进行斩波。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述模数转换器包括电压/电流转换器(80)，其中所述电压/电流转换器(80)的输入被设置为接收所述输入信号，并且其中所述至少一个积分器电容(310A、310B；1602A、1602B)经由基于所述斩波信号(fchop)工作的斩波器装置(39)与所述电压/电流转换器(80)的输出连接。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述至少一个积分器电容(310A、310B；1602A、1602B)经由至少一个电阻器(1901A、1901B)与所述斩波器装置(39)连接。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述模数转换器包括并联的多个电压/电流转换器(80)，其中所述多个电压/电流转换器(80)的输入被设置为选择性地接收所述输入信号。10.根据权利要求6所述的装置，其中所述模数转换器包括运算放大器(1600)，其中所述运算放大器(1600)的输入被设置为接收所述输入信号，并且其中所述至少一个积分器电容(310A、310B；1602A、1602B)由基于所述斩波信号(fchop)被切换的转换开关(1601A
‑
1601D)连接在所述运算放大器(1600)的输入和输出之间。11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述模数转换器具有来自包括以下
项的组中的至少一个模数转换器(14；37；37A
‑
37D)：时间连续的∑
‑
Δ模数转换器、和具有随时间连续工作的增量转换器的模数转换器。12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中所述模数转换器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：