[发明专利]电流感测模拟－数字转换器和使用方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及集成电路，且更具体地说，涉及一种用于此类电路中的电流感测模拟-数字转换器。

背景技术

在多种电子系统(例如通过可充电电池等供电的系统)中，监视系统中的电流流动是重要的。重要的是，既能够快速测量电流以在给定时间监视瞬时电流，又能够以高分辨率精确地测量电流以实现随着时间精确地累积电荷流动。

另外，需要提供功率节省模式，以将装置所消耗的功率最小化。举例来说，需要在装置实际上不被使用时将功率最小化。

因此，需要感测电流流动且提供装置不活动的模式。再一次必须感测和测量此条件。

因此，需要一种用于精确且快速地检测系统中电流流动的系统和方法。所述系统和方法应当易于在装置中实施、为节省成本的，且容易适用于常规装置。

本发明解决此种需要。

发明内容

本发明揭示一种电流感测模拟-数字转换器(CS-ADC)。所述电流感测模拟-数字转换器包含调制器，所述调制器适于感测电流变化且产生过取样信号。所述转换器进一步包括抽选滤波器系统，所述抽选滤波器系统耦合到调制器以从所述信号中移除频带外噪声且降低数据速率以获得高分辨率信号。

揭示一种电流感测模拟-数字转换器(CS-ADC)，其对流动通过外部或内部感测电阻器R_SENSE的充电/放电电流进行取样。来自R_SENSE的样品由Δ-∑调制器处理，所述调制器产生过取样噪声整形信号。抽选滤波器系统从此信号中移除频带外噪声，并降低数据速率以获得高分辨率信号。抽选过程被一分为二，以产生具有适合于瞬时电流测量的分辨率和转换时间的瞬时电流输出以及具有适合于电荷流动累积的转换时间和分辨率的电流输出信号。

所述CS-ADC还提供规则电流检测。规则电流检测将来自转换的数据与由用户指定的充电/放电阈值电平进行比较。为了节省功率，提供一种特殊模式，其中用户配置规则电流取样时间间隔。当较小充电或放电电流流动时，这允许以功率节省模式进行超低功率操作。

附图说明

图1展示根据本发明的电流感测模拟-数字转换器CS-ADC的方框图。

图2说明在频域中以整数因数D来降低取样率f₅。

图3说明具有抽选D＝8的正弦滤波器频率响应的实例。

图4展示正弦滤波器和级联积分器梳状组合(CIC)实施结构的方框图。

图5展示所述两个抽选滤波器级的顺向CIC实施方案。

图6展示cadc_d滤波器实施结构的基本方框图。

图7展示规则电流比较逻辑。

图8展示状态机的状态。

图9a和9b展示来自慢时钟域的信号之间的同步。

图10展示CS-ADC同步的时序。

图11a和11b展示规则充电/放电寄存器的同步。

图12展示慢时钟域中的复位同步。

具体实施方式

本发明大体上涉及集成电路，且更具体地说，涉及一种用于此类电路中的电流感测模拟-数字转换器。呈现以下描述以使得所属领域的一般技术人员能够制作和使用本发明，且在专利申请书和其必要条件的情形中提供以下描述。所属领域的技术人员将容易了解到对本文描述的优选实施例和一般原理及特征所作的各种修改。因此，本发明不希望限于所展示的实施例，而是根据符合本文描述的原理和特征的最宽范围。

电流感测模拟-数字转换器(CS-ADC)概述

图1展示根据本发明的电流感测模拟-数字转换器CS-ADC100的方框图。

所述CS-ADC100用于对流动通过外部感测电阻器R_SENSE102的充电或放电电流进行取样。CS-ADC100可以是各种装置的一部分，所述装置例如为微控制器、数字信号处理器(DSP)、数码相机、PDA等。在一个实施例中，CS-ADC100是8位微控制器(由AtmelCorporation制造的ATmega406)的一部分。来自R_SENSE102的样品由Δ-∑调制器104处理，所述Δ-∑调制器104产生过取样噪声整形(大多数噪声能量具有高频率)的1位信号。两个抽选滤波器(CDAC滤波器106)从此信号中移除频带外噪声并降低数据速率以获得高分辨率信号。