[发明专利]包括预充电电路的模数转换器

说明书

一种模数转换器，包括连接到输入节点的至少一个采样电容器，和预充电电路，所述预充电电路被配置为使得在所述模数转换器进入获取模式之前在采样节点处的电压实质匹配输入电压，其中所述采样节点由采样开关连接到所述输入节点。

技术领域

本申请涉及包括预充电电路的模数转换器，用于修改采样网络上的电荷。

背景技术

在采样和转换周期中运行的模数转换器(ADC)更新在连续转换之间采样电容上存储的电压。转换器的吞吐量可部分受限于将在第N转换的结束时采样电容器上存储的电压改变为第N+1转换的合适电压所需要的时间。

发明内容

根据第一方面，提供了一种模数转换器，包括连接到输入节点的至少一个采样电容器，和预充电电路，所述预充电电路被配置为使得在所述模数转换器进入获取模式之前在至少一个采样电容器的节点处的电压实质匹配所述输入节点的输入电压，其中所述至少一个采样电容器由第一采样开关连接到所述输入节点。

所述预充电电路可以被间歇供电。所述预充电电路可以包括有源设备，诸如放大器或电压跟随器。所述预充电电路可以连接到电压转换设备，诸如电容器。

所述输入电压可以是在所述输入节点的电压的当前值，或者它可以是从较早的时间进行采样和存储的值。

在一个实施例中，提供了一种模数转换器，包括连接到输入节点的至少一个采样电容器，和预充电电路，所述预充电电路被配置为监视在输入节点处的输入电压并使得在模数转换器进入获取模式之前采样节点处的电压实质匹配输入电压，其中采样节点由第一采样开关连接到实施输入节点，以及其中所述预充电电路被间歇地供电。

因此，通过减少通过ADC获取操作诱发的驱动ADC的网络的干扰可能加速模数转换器的吞吐量，并因此减少安置(settle out)该干扰所需要的获取时间。

使用预充电电路降低，并优选地实质上最小化模数转换器的输入和模数转换器的所述或每个样本点之间的电荷交换。一些ADC设计可包括多个采样电容器，每一个都可以被视为正被连接到相应的采样节点。

优选地，所述预充电电路包括运算放大器或差分放大器。运算放大器可被布置为具有输入端连接到模数转换器的输入节点的电压跟随器。可替代地，运算放大器可以具有被布置为监视在输入节点处的电压的第一输入和被布置为监测存储在采样电容器或在所述至少一个采样节点处的电压的第二输入，以及以这样的方式连接以便充电采样电容器或采样节点的输出，以便降低在第一和第二输入端的输入电压之间的差。

放大器的第一输入可直接连接到输入节点，可经由充当开关或可变阻抗(诸如电压控制的电阻器，以提供软开关操作和/或噪声带宽控制)的晶体管连接，和/或可以经由电压电平转换组件(诸如，电容器)进行连接。放大器的第二输入端可以通过类似于或等同于关联所述放大器的第一输入所使用的配置连接到所述至少一个采样电容器或所述采样节点。

该放大器的输出可由一个预充电电路的输出开关连接到所述至少一个采样电容器。因此，当开关处于低阻抗状态(闭合)时，的放大器输出可被视为被直接连接到所述至少一个采样电容器。可替换地，放大器输出级可以被修改为具有可选的高阻抗状态。这可以通过脱供电输出级来实现。

有利地，放大器可提供跨所述模数转换器的全部输入范围的输出。然而，为了最大限度地减少预充电电路的功率消耗，可希望所述放大器在其中以和模数转换器的输入范围相比的降低电压电源操作。在这种情况下，放大器的输出可选择性地连接到用于执行电压转换的电容器的第一板，并且为了方便起见，这种电容器将被称为电压转换电容器。电压转换电容器的第二板也可以选择性地连接到采样节点。充电电路还可以被提供以充电所述电压转换电容器，使得电压转换电容器两端的电压差存在。该安排可以使得放大器的输出电压电平偏移相应于所述电压转换电容器两端的电压差的电压。可以设置多个这样的电容器，与合适的开关电路关联来连接它们。