基准缓冲器制造技术

基准电压发生器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基准缓冲器

技术介绍

[0001]逐次逼近寄存器
(SAR)
模数转换器
(ADC)
在多通道数据采集系统中很常见，诸如超声和其他医学成像系统
、
制造检查和质量控制系统以及温度和应力感测系统等
。
在
SAR ADC
中，由缓冲器输出的基准电压被用于在保持
(HOLD)
或转换
(CONVERT)
阶段期间对电容器充电，这可能导致基准电压骤降而不是维持恒定值
。
一些基准缓冲器包括误差放大器和电容器，以帮助校正基准电压的骤降并帮助以期望的准确度维持电平或
DC
基准电压
。
然而，误差放大器和电容器占据集成电路的大面积并消耗大量的功率
。
此外，误差放大器基于包括瞬态骤降的基准电压的时间平均值来调整基准电压的电平或
DC
值
。
因为瞬态骤降包含信号和谐波含量，误差放大器基于基准电压的时间平均值对基准电压的电平或
DC
值的调整可能将基本误差和谐波误差引入到
ADC
输出中
。

技术实现思路

[0002]一种反馈回路包括比较器
、
数模转换器
(DAC)
和开关电容器累加器
。
该比较器具有用于基准电压输入的第一输入
、
用于反馈输入的第二输入和用于控制信号的第三输入
。
该
DAC
被耦合到比较器的输出，并且该开关电容器累加器被耦合到
DAC
的输出
。
在一些实施方式中，数字滤波器被耦合在比较器的输出与
DAC
的输入之间
。
在一些示例中，该反馈回路被耦合到缓冲器，该缓冲器被配置为输出反馈输入和用于模数转换器
(ADC)
的基准电压
。
[0003]在一些示例中，多个反馈回路共享公共比较器
。
第一反馈回路接收第二控制信号，并且第二反馈回路接收第三控制信号
。
缓冲器被耦合到第一反馈回路的输出
。
选择器逻辑电路接收基准电压输入和缓冲器的输出，并输出反馈输入
。
选择器逻辑电路的控制输入接收第二控制信号
。
第二反馈回路输出用于比较器的偏移校正信号
。
[0004]在多个反馈回路共享公共比较器的一些实施方式中，第一反馈回路接收第一时钟信号，并且第二反馈回路接收第二时钟信号
。
耦合到第一反馈回路的输出的第一缓冲器输出第一基准电压输出，并且耦合到第二反馈回路的输出的第二缓冲器输出第二基准电压输出
。
选择器逻辑电路接收第一基准电压输出和第二基准电压输出并输出反馈输入
。
选择器逻辑电路的控制输入接收第一时钟信号
。
附图说明
[0005]对于各种示例的详细描述，现在将参考附图，其中：
[0006]图
1A
示出模数转换器
(ADC)
中的采样
(SAMPLE)
和转换
(CONVERT)
控制信号以及提供给
ADC
的基准电压的曲线图
。
[0007]图
1B
示出被配置为提供图
1A
所示的基准电压的示例基准电压发生器
。
[0008]图
2A
示出具有一位数字反馈回路的基准电压发生器
。
[0009]图
2B
示出图
2A
所示的基准电压发生器中的控制信号的曲线图
。
[0010]图3示出具有一位数字反馈回路和偏置电压的基准电压发生器
。
[0011]图4示出具有一位数字反馈回路
、
偏置电压和数字滤波器的基准电压发生器
。
[0012]图
5A
示出具有用于多个基准电压输出的共享比较器的基准电压发生器
。
[0013]图
5B
示出图
5A
所示的基准电压发生器中的控制信号和基准电压输出的曲线图
。
[0014]图
6A
示出具有自动调零的基准电压发生器
。
[0015]图
6B
示出图
6A
所示的基准电压发生器中的控制信号的曲线图
。
[0016]在附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似
(
按照功能和
/
或结构
)
的特征
。
具体实施方式
[0017]所描述的数字反馈回路包括比较器
、
一位数模转换器
(DAC)
和开关电容器累加器
。
一些示例的电路系统比传统的模拟误差放大器和电容器占用更少的面积并且消耗更少的功率
。
此外，因为反馈回路是数字的而不是模拟的，所以反馈回路基于基准电压的稳定值而不是基准电压的时间平均值来调整基准电压输出
。
在一些示例中，数字反馈回路还包括数字滤波器以减少来自比较器的噪声，并包括偏置电压以改进直流
(DC)
增益
。
[0018]图
1A
示出模数转换器
(ADC)
中的采样
(SAMPLE)
和转换
(CONVERT)
控制信号以及提供给
ADC
的基准电压的曲线图
。
控制信号
SAMPLE 105
和控制信号
CONVERT 110
相对于彼此反相
。
在逐次逼近寄存器
(SAR)ADC
中，基准缓冲器输出
REF_OUT 130
在
CONVERT
阶段期间对电容器充电，这可能导致
REF_OUT 130
骤降而不是保持恒定值
。
[0019]一些常规基准缓冲器将
REF_OUT 130
的时间平均值
VREF_AVERAGE 115
保持为近似等于输入基准电压
。REF_OUT 130
的稳定值
VREF_SETTLED 120
不等于输入基准电压，并包括导致
SAR ADC
具有信号增益误差和谐波误差的信号和谐波含量
。
可以在
CONVERT
阶段期间插入被称为动态误差校正周期的附加
SAR
比较周期，以减小
REF_OUT 130
中的瞬态骤降的影响
。
动态误差校正周期允许
ADC
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种基准电压发生器，其包括：比较器，其具有基准电压输入
、
反馈输入
、
控制信号输入和输出；一位数模转换器即一位
DAC
，其具有与所述比较器的所述输出耦合的输入并具有输出；以及开关电容器累加器，其具有与所述一位
DAC
的所述输出耦合的输入和与所述比较器的所述反馈输入耦合的输出
。2.
根据权利要求1所述的基准电压发生器，其中所述控制信号输入是时钟输入
。3.
根据权利要求1所述的基准电压发生器，其中所述开关电容器累加器包括：开关，其耦合到所述一位
DAC
的所述输出并耦合到所述基准电压发生器的输出；以及电容器，其耦合到所述基准电压发生器的所述输出并耦合到接地
。4.
根据权利要求1所述的基准电压发生器，其进一步包括数字滤波器，所述数字滤波器被耦合在所述比较器的所述输出与所述一位
DAC
的所述输入之间
。5.
根据权利要求1所述的基准电压发生器，其中所述控制信号是第一控制信号，并且其中所述一位
DAC
包括：第一开关，其被耦合到第一电源电压轨，并具有第二控制信号输入；第二开关，其被耦合到所述第一开关，并具有与所述比较器的所述输出耦合的输入；第三开关，其被耦合到所述第二开关，并具有与所述比较器的反相输出耦合的输入；第四开关，其被耦合到所述第三开关并耦合到第二电源电压轨，并具有所述第二控制信号输入；以及采样电容器，其被耦合在所述第二开关与所述第三开关之间并被耦合到接地
。6.
根据权利要求1所述的基准电压发生器，其中所述控制信号是第一控制信号，并且其中所述一位
DAC
包括：耦合到第一电源电压轨的第一开关和第二开关，其中所述第一开关具有第二控制信号输入，其中所述第二开关具有第三控制信号输入；具有与所述比较器的所述输出耦合的输入的第三开关和第四开关，其中所述第三开关被耦合到所述第一开关，其中所述第四开关被耦合到所述第二开关；具有与所述比较器的反相输出耦合的输入的第五开关和第六开关，其中所述第五开关被耦合到所述第三开关，其中所述第六开关被耦合到所述第四开关；耦合到第二电源电压轨的第七开关和第八开关，其中所述第七开关被耦合到所述第五开关并具有所述第二控制信号输入，其中所述第八开关被耦合到所述第六开关并具有所述第三控制信号输入；采样电容器，其被耦合在所述第三开关和所述第五开关与所述第四开关和所述第六开关之间，并耦合到所述一位
DAC
的所述输出；第九开关，其被耦合到所述一位
DAC
的所述输出并具有所述第二控制信号输入；以及缓冲器，其被耦合到所述第九开关并具有偏置电压输入
。7.
根据权利要求1所述的基准电压发生器，其中所述基准电压发生器被耦合到缓冲器，其中所述缓冲器具有用于模数转换器的基准电压输出和所述反馈输入
。8.
一种设备，其包括：比较器，其具有基准电压输入
、
反馈输入
、
第一控制信号输入和输出；
第一反馈回路，其被耦合到所述比较器的所述输出并具有第二控制信号输入和输出；缓冲器，其被耦合到所述第一反馈回路的所述输出并具有输出；选择器逻辑电路，其具有与所述基准电压输入耦合的第一输入
、
与所述缓冲器的所述输出耦合的第二输入
、
第三控制信号输入和与所述反馈输入耦合的输出；以及第二反馈回路，其被耦合到所述比较器的所述输出并具有所述第三控制信号输入和用于所述比较器的偏移校正信号的输出
。9.
根据权利要求8所述的设备，其中所述选择器逻辑电路被配置为输出所述基准电压输入，并且所述第二反馈回路被配置为在所述第二控制信号为逻辑高并且所述第三控制信号为逻辑低时输出所述偏移校正信号
。10.
根据权利要求8所述的设备，其中所述第一反馈回路和所述第二反馈回路中的每个包括：一位数模转换器即一位
DAC
，其被耦合到所述比较器的所述输出并具有输出；以及开关电容器累加器，其被耦合到所述一位
DAC
的所述输出
。11.
根据权利要求
10
所述的设备，其中所述第一反馈回路和所述第二反馈回路中的至少一个进一步包括耦合在所述比较器的所述输出和所述一位
DAC
的输入之间的数字滤波器
。12.
根据权利要求
10
所述的设备，其中所述一位
DAC
包括：第一开关，其被耦合到第一电源电压轨，并具有所述第二控制信号输入；第二开关，其被耦合到所述第一开关，并具有与所述比较器的所述输出耦合的输入；第三开关，其被耦合到所述第二开关，并具有与所述比较器的反相输出耦合的输入；第四开关，其被耦合到所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
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：