本申請(qǐng)案涉及一種用于多信道取樣SAR?ADC的系統(tǒng)及方法。一種裝置(400)包含SAR(412)、比較器(410)、DAC(408)及多信道無源S/H組件(406)。所述多信道無源S/H組件(406)能夠并行對(duì)多個(gè)模擬電壓進(jìn)行取樣與保持。所述多信道無源S/H組件(406)進(jìn)一步能夠?qū)⑺龆鄠€(gè)經(jīng)取樣與保持模擬電壓串行饋送到所述SAR(412)、比較器(410)及DAC(408)，使得每一模擬電壓被串行轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利說明】用于多信道取樣SAR ADC的系統(tǒng)及方法相關(guān)串請(qǐng)案交叉參考本申請(qǐng)案主張來自2014年6月18日提出申請(qǐng)的第62/013，634號(hào)美國臨時(shí)申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所述臨時(shí)申請(qǐng)案的全部揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
本專利技術(shù)大體來說涉及采用逐次逼近寄存器(SAR)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
技術(shù)介紹
SAR為在最后針對(duì)每一轉(zhuǎn)換會(huì)聚于數(shù)字輸出上之前經(jīng)由貫穿所有可能量化電平的二進(jìn)制搜索將連續(xù)模擬波形轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字表示的一種類型的ADC。現(xiàn)在將參考圖1A到C描述實(shí)例性常規(guī)ADC。圖1A到1C圖解說明常規(guī)ADC 100。圖1A圖解說明使用最高有效位評(píng)估輸入電壓的ADC 100，而圖1B圖解說明使用下一最高有效位評(píng)估輸入電壓的ADC 100，而且圖1C圖解說明使用最低有效位評(píng)估輸入電壓的ADC 100。如圖1A中所展示，ADC 100包含取樣與保持(S/Η)組件102、比較器104、SAR 106及數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)。S/Η組件102經(jīng)布置以從輸入線110接收模擬輸入電壓Vin且經(jīng)布置以將經(jīng)取樣與保持模擬電壓vs輸出到輸出線112上。S/Η組件102對(duì)V ιη進(jìn)行取樣與保持直到需要V ιη為止。比較器104經(jīng)布置以在第一輸入處從輸出線112接收^且在第二輸入處從輸出線114接收來自DAC 108的輸出電壓ν_。比較器104還經(jīng)布置以將基于\與V _的比較的經(jīng)比較信號(hào)輸出到線116。SAR 106經(jīng)布置以從線116接收經(jīng)比較信號(hào)且從時(shí)鐘線118接收時(shí)鐘信號(hào)。SAR106經(jīng)布置以將SAR輸出值輸出到輸出線120、122及124以最終提供Vin的近似值的數(shù)字表不。DAC108經(jīng)布置以經(jīng)由參考線111接收參考電壓Vraf。DAC 108基于Vraf及來自SAR106的SAR輸出值而提供ν_。在操作中，常規(guī)ADC 100提供對(duì)應(yīng)于模擬輸入的數(shù)字輸出。出于論述的目的，令Vin為3.7V。最初，SAR 106以最高有效位開始且詢問“其是否大于4V ? ”數(shù)字值“ 1 ”被輸出到輸出線120，數(shù)字值“0”被輸出到輸出線122且數(shù)字值“0”被輸出到輸出線124，其均被輸出到DAC 108。在此實(shí)例中，令Vraf為IV，使得V _呈與由SAR 106提供的數(shù)字值相關(guān)聯(lián)的IV增量。因此，DAC 108經(jīng)由輸出線114將作為4V的模擬值輸出到比較器104。比較器104將來自DAC 108的4V與由S/Η組件102提供的3.7V進(jìn)行比較且指示Vin “不大于4V”，因此將數(shù)字“0”輸出到SAR 106。如圖1B中所展示，SAR 106接著將最高有效位復(fù)位到“0”且將下一位設(shè)置為數(shù)字“1”，并且詢問“其是否大于2V ? ”數(shù)字值“0”被輸出到輸出線120，數(shù)字值“1”被輸出到輸出線122且數(shù)字值“0”被輸出到輸出線124，其均被輸出到DAC 108。DAC 108接著經(jīng)由輸出線114將作為2V的模擬值輸出到比較器104。比較器104將來自DAC 108的2V與由S/Η組件102提供的3.7V進(jìn)行比較且指示Vin “大于2V”，因此將數(shù)字“1”輸出到SAR 106。如圖1C中所展示，SAR 106接著將下一位設(shè)置為數(shù)字“1”且詢問“其是否大于3V ? ”數(shù)字值“0”被輸出到輸出線120，數(shù)字值“1”被輸出到輸出線122且數(shù)字值“1”被輸出到輸出線124，其均被輸出到DAC 108。DAC 108接著經(jīng)由輸出線114將作為3V的模擬值輸出到比較器104。比較器104將來自DAC 108的3V與由S/Η組件102提供的3.7V進(jìn)行比較且指示Vin “大于3V”，因此將數(shù)字“1”輸出到SAR 106。在此時(shí)，確定Vin小于4V但大于3V。由于此SAR 106已經(jīng)歷所有位且到達(dá)轉(zhuǎn)換的結(jié)束，因此在輸出線120、122及124上將模擬Vin的數(shù)字表示輸出為“001”。在一些應(yīng)用中，可需要將多個(gè)輸入線上的模擬電壓或多信道輸入轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。按慣例，多信道ADC可用于此類轉(zhuǎn)換。現(xiàn)在將參考圖2到3描述一些實(shí)例性常規(guī)多信道 ADC。在一種類型的常規(guī)多信道ADC中，使用多個(gè)SAR ADC來同時(shí)并行對(duì)模擬電壓進(jìn)行取樣及轉(zhuǎn)換。這些經(jīng)轉(zhuǎn)換信號(hào)接著被提供到中央處理部分以供串行輸出。將參考圖2對(duì)此進(jìn)行描述。圖2圖解說明實(shí)例性常規(guī)多信道ADC 200。如圖中所展示，常規(guī)多信道ADC 200包含SAR ADC 202、SAR ADC 204、SAR ADC206、SAR ADC 208及控制器組件210。SAR ADC 202經(jīng)布置以從輸入線212接收模擬輸入電壓Vinl且經(jīng)布置以將數(shù)字輸出電壓Vu輸出到輸出線214上。SAR ADC 204經(jīng)布置以從輸入線216接收模擬輸入電壓Vin2且經(jīng)布置以將數(shù)字輸出電壓乂。2輸出到輸出線218上。SAR ADC 206經(jīng)布置以從輸入線220接收模擬輸入電壓Vin3且經(jīng)布置以將數(shù)字輸出電壓V。3輸出到輸出線222上。SAR ADC208經(jīng)布置以從輸入線224接收模擬輸入電壓Vin4且經(jīng)布置以將數(shù)字輸出電壓乂。4輸出到輸出線226上。控制器組件210經(jīng)布置以從輸出線214接收V&、從輸出線218接收乂。2、從輸出線222接收L、從輸出線226接收且將數(shù)字輸出電壓V _輸出到輸出線228上。在操作中，常規(guī)多信道ADC 200并行接收Vinl、Vin2、Vin3及V ιη4。每一模擬輸入電壓并行轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)字表示。控制器210接著串行地輸出數(shù)字電壓。多信道ADC 200的問題是多個(gè)SAR ADC需要很多電力且使用大量電路面積(realestate)。此外，由于在每一信道上存在單獨(dú)ADC，因此存在較高信道與信道不匹配。在另一類型的常規(guī)多信道ADC中，使用多個(gè)S/Η組件來同時(shí)對(duì)模擬電壓進(jìn)行取樣。這些經(jīng)取樣信號(hào)接著在串行轉(zhuǎn)換之前提供到PGA。將參考圖3對(duì)此進(jìn)行描述。圖3圖解說明另一實(shí)例性常規(guī)多信道ADC 300。如圖中所展示，除S/Η組件302、S/Η組件304、S/Η組件306、S/Η組件308及可編程增益放大器(PGA)或有源取樣與保持放大器(SHA)310之外，ADC 300還包含圖1的ADC100。S/Η組件302經(jīng)布置以從輸入線312接收模擬輸入電壓Vinl且經(jīng)布置以將經(jīng)取樣與保持模擬電壓Vsl輸出到輸出線314上。S/Η組件304經(jīng)布置以從輸入線316接收模擬輸入電壓Vin2且經(jīng)布置以將經(jīng)取樣與保持模擬電壓V s2輸出到輸出線318上。S/Η組件306經(jīng)布置以從輸入線320接收模擬輸入電壓Vin3且經(jīng)布置以將經(jīng)取樣與保持模擬電壓V 53輸出到輸出線322上。S/Η組件308經(jīng)布置以從輸入線324接收模擬輸入電壓Vin4且經(jīng)布置以將經(jīng)取樣與保持模擬電壓Vs4輸出到輸出線326上。PGA 310經(jīng)布置以從輸出線112接收Vinl、從輸出線318接收Vin2、從輸出線322接收Vin3且從輸出線322接收V in40 PGA 310另外經(jīng)布置以將模擬電壓作為Vin輸出到線110上。在操作中，常規(guī)多信道ADC 300借助S/Η組件302、S/Η組件304、S/Η組件306及S/Η組件308并行對(duì)Vinl、Vin2、Vin3及V ιη4進(jìn)行取樣與保持。為了確保經(jīng)取樣電壓被準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，必須將存儲(chǔ)于S/Η組件302、3本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種裝置，其包括：逐次逼近寄存器，其可操作以產(chǎn)生第一逐次逼近指令及第二逐次逼近指令；比較器，其可操作以將經(jīng)比較輸出提供到所述逐次逼近寄存器；數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其連接到所述比較器且可操作以接收所述第一逐次逼近指令及接收所述第二逐次逼近指令；參考電壓線，其可操作以提供參考電壓；第一輸入線，其可操作以提供第一模擬輸入電壓；第二輸入線，其可操作以提供第二模擬輸入電壓；轉(zhuǎn)換線，其連接到所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器及所述比較器；以及無源取樣與保持組件，其可操作以：從所述參考電壓線接收所述參考電壓，在第一時(shí)間周期期間對(duì)來自所述第一輸入線的所述第一模擬輸入電壓進(jìn)行取樣與保持，在所述第一時(shí)間周期期間對(duì)來自所述第二輸入線的所述第二模擬輸入電壓進(jìn)行取樣與保持，在第二時(shí)間周期處將所述經(jīng)取樣與保持第一模擬輸入電壓輸出到所述轉(zhuǎn)換線從而輸出到所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，及在第三時(shí)間周期處將所述經(jīng)取樣與保持第二模擬輸入電壓輸出到所述轉(zhuǎn)換線從而輸出到所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器；其中所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器及所述比較器可操作以在所述第二時(shí)間周期期間基于所述第一逐次逼近指令而將所述經(jīng)取樣與保持第一模擬輸入電壓轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字表示，其中所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器及所述比較器進(jìn)一步可操作以在所述第三時(shí)間周期期間基于所述第二逐次逼近指令而將所述經(jīng)取樣與保持第二模擬輸入電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字表示，且其中所述無源取樣與保持組件及所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器可操作以共享與所述第一模擬輸入電壓相關(guān)聯(lián)的電荷。...
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：阿底峽·曼達(dá)爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：德州儀器公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
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