[发明专利]模数转换器

说明书

本发明涉及一种模数转换器。一种系统(200、400)包括接收多个输入信号的模数转换器(212、430‑436)。其中一个具体输入信号具有具体模拟值，并且模数转换器使用固定基准(V_MAX)将所述具体模拟值转换为具体数字值。模数转换器使用所述具体模拟值作为用于转换剩余输入信号的模拟值的基准。

背景技术

在电子系统中，通常需要将模拟信号转换为适合处理器或控制器使用的形式。模数转换器(A/D或ADC)是将模拟信号转换为表示模拟信号幅度的一个或更多个数字值的电路。对于随时间变化的输入信号的情况，ADC周期性采样输入信号并生成一系列数字值。

如果输入信号具有宽动态范围(大范围的振幅)，自动增益控制放大器(AGC)可用于将ADC的输入保持到低于满量程限制。AGC的增益可以通过ADC的数字输出进行控制。不过，用于调整增益的循环速度则依赖整体转换时间，并且如果输入信号也具有高带宽，ADC可能不能跟踪该输入信号。宽动态范围输入信号的替代选择是在每个数字输出中使宽范围ADC具有许多位或数字位数。不过，ADC的功耗和复杂性通常随着输出中的位数增加而增加。此外，在许多情况下，精确度所需的每个样本的位数可能远远小于满足动态范围所需的位数。

相比于简单增加比特数，对具有宽动态范围但具有较低复杂性和降低功率要求的ADC有持续的需求。

附图说明

图1是示意性示出具有ADC的系统的示例实施例的框图。

图2是示意性示出如图1所示的系统的示例实施例的框图，其中ADC具有可变基准电压。

图3A是示意性示出逐次逼近ADC的示例实施例的框图。

图3B是示意性示出如图3A所示的逐次逼近ADC的示例实施例的框图，其中的逐次逼近ADC实施为浮点ADC。

图4是示意性示出如权利要求1所述的系统的一个示例实施例的框图，该系统具有如图3B所示的逐次逼近浮点ADC和如图2所示的可变基准电压。

图5是示出一种方法的示例实施例的流程图。

具体实施方式

假设数字输出值具有“n”位的分辨率，并且假设模拟输入信号是电压，则ADC的输出是：

(方程式1)

其中，V_IN是所采样的模拟输入电压，V_REF是基准电压，并且V_IN≤V_REF。

在典型ADC中，基准电压V_REF是固定的，并且可以是或可以不是外部输入。通常，V_REF是ADC的满量程范围。通常，使用ADC的数字输出的系统知道满量程数字输出对应于一些物理量(例如，10V，或6安培，或16千克等)，并且ADC的数字输出表示已知的满量程的一小部分。如果V_REF是可变的，那么使用ADC的数字输出的系统需要明确知道V_REF的值。

图1示出系统100的一个示例，其中ADC的动态范围会存在挑战性设计问题。系统100接收模拟输入信号S_IN。信号S_IN由多个信号处理电路(102-108)处理。多路复用器110一次一个地选择信号处理电路(102-108)的输出用于由ADC 112转换。系统100的输出是数字值D_OUT。一般来说，一些信号处理电路(102-108)的输出的信号幅度可以远大于其他信号处理电路的信号输出。如果ADC 112被设计成容纳最大可能的输入信号电压，那么一些信号处理电路的输出的数字测量可以是很小的数字，从而获得所述测量的相对小的信噪比。