[发明专利]取样具有多个通道的输入级

说明书

本发明揭示一种具有m个差分输入通道的模拟输入级，其中m>1。所述模拟输入级经配置以选择所述m个差分输入通道中的一者且提供输出信号。所述模拟输入级具有n个相同选择单元，每一选择单元具有m个差分通道输入及一个差分输出，其中n为至少21111。每一选择单元可操作以通过相应差分多路复用器单元耦合到所述差分输入通道中的任一者，其中所述多路复用器单元经驱动以选择所述差分输入通道中的一者且通过蝶形开关单元耦合所述所选择的差分通道输入与所述选择单元的所述差分输出。组合所述n个选择单元的差分输出信号，借此通过抵消而移除来自除所选择的通道以外的通道的不良串扰。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年9月9日申请的第61/875,597号美国临时申请案的权利，所述案的全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种具有可用于模/数转换器(ADC)的多个通道的取样输入级，特定来说，涉及具有多通道可重新配置时间交错的ADC。然而，此一输入级可用于其它ADC或模拟电路，尤其包含在个别通道之间需要高级隔离的ADC或模拟电路。

背景技术

具有集成ADC或独立ADC的微控制器可包括多个模拟输入通道。这些个别通道通常连接到多路复用器电路，所述多路复用器电路接着完全耦合所选择的通道与ADC。通常通过控制或配置寄存器选择通道，所述控制或配置寄存器提供例如在位字段中对应于通道数目的多个选择位。用户可对此寄存器进行编程以通过所述多路复用器电路选择相应通道或自动地扫描所选择的通道集合。

在任何多路复用器电路中，串扰都是一个问题。出于许多根本原因，如果选择N个输入中的一者并将其路由到单一输出，那么在一定程度上所有未所选择的输入仍将出现于所述输出处。在输入多路复用器对ADC转换器的情况下，对于80MHz-1dBFS输入正弦曲线，基线串扰通常为-66dB左右，这是归因于跨多路复用器(开关)元件的未选择的输入的电容泄漏。这无法通过常规电路设计技术来改善。因此，需要一种改进的多路复用器输入级。

发明内容

根据实施例，一种模拟输入级可具有m个差分输入通道，其中m>1，其中所述模拟输入级经配置以选择m个差分输入通道中的一者且提供输出信号，所述模拟输入级包括：n个相同选择单元，每一选择单元具有m个差分通道输入及一个差分输出，其中n为至少2^m-1；每一选择单元可操作以通过相应差分多路复用器单元耦合到差分输入通道中的任一者，其中多路复用器单元经驱动以选择差分输入通道中的一者且通过蝶形开关单元耦合所选择的差分通道输入与所述选择单元的差分输出；其中组合n个选择单元的差分输出信号，借此通过抵消而移除来自除所选择的通道以外的通道的不良串扰。

根据另一实施例，可设计n个选择单元中的每一者中的多路复用器以在选择通道时按非反相或反相方式转递所述通道的相应差分输入信号。根据另一实施例，可按非反相方式转递第一通道的差分输入信号，其中由偶数多路复用器单元按非反相方式且由奇数多路复用器单元按反相方式转递第二通道的差分输入信号。根据另一实施例，可由每q及q+1个多路复用器单元按非反相方式且由每q+2及q+3个多路复用器单元按反相方式转递第三通道的差分输入信号，其中q开始于q＝1且以3递增。根据另一实施例，可由每q、q+1、q+2及q+3个多路复用器单元按非反相方式且由每q+4、q+5、q+6及q+7个多路复用器单元按反相方式转递第四通道的差分输入信号，其中q开始于q＝1且以7递增。根据另一实施例，每一选择单元可包括取样单元，所述取样单元连接于差分多路复用器单元与蝶形开关单元之间。根据另一实施例，每一取样单元可包括：第一取样电容器，其连接于所述取样单元的正输入与输出之间；及第二取样电容器，其连接于所述取样单元的负输入与输出之间。根据另一实施例，每一取样单元可包括：可控制开关，其用于使所述正输入及所述负输入短路；以及第一及第二接地开关，其用于分别使所述正输出及所述负输出接地。根据另一实施例，可控制蝶形开关单元使得如果按反相方式转递所选择的通道输入信号，那么所述蝶形开关单元在其输入处使差分信号反相。