[发明专利]积分模数转换器

说明书

提供一种积分模数转换器。根据呈现的示例，通过将差分放大器合并入积分模数转换器中来改进对外部噪声的抵抗。一些示例还包括同时阻止输入电压和基准电压的部分，从而可最小化开关噪声并还可稳定地提供基准电压。此外，示例被设计为管理当对模拟输入值的积分运算完成时可产生的残留不在额外转换器中被处理而在控制逻辑本身中被处理，从而减小电路装置的尺寸。

本申请要求于2014年2月24日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0021543号韩国专利申请的权益，为了所有目的，所述申请的整个公开通过引用合并于此。

技术领域

以下描述涉及一种积分模数转换器。以下描述还涉及一种被配置为当将模拟输入信号转换成数字输出信号时抵抗开关噪声并被配置为降低功耗以改进积分模数转换器的积分模数转换器。

背景技术

模数转换器表示将诸如电压、电流、温度、湿度、压力、通量、速度的模拟物理量或采用连续范围的值的另一物理量转换成具有离散值的数字信号的装置。通过使用这样的数字信号，算术更容易，结果更准确，信息更易于按需要处理。然而，随着数字信号的处理速度增加得越来越大，并且需要模拟信号的高分辨率数字表示，因此，作为在该情境中使用的核心电路之一的模数转换器以高分辨率为特征是有帮助的。

例如，模数转换器与传感器以及计算机和其他相关硬件一起被采用，或者模数转换器被布置在传感器内部。这里，传感器是将待测量的连续物理量转换成具有相应特性(诸如电压、电流或频率)的相应电信号的装置。模数转换器用于将电量转换成可由计算机读取的并行或串行数据流。具体地讲，模数转换器以快速的速度准确地将模拟信号转换成数字信号以执行实时数字信号处理。因而，所述模数转换器的性能决定传感器或整个系统的品质。

关于这样的模数转换器，存在许多种类，诸如系数近似型、逐次逼近型、闪速模数转换器(ADC)和积分器。在这些种类中，积分模数转换器以对在初始状态下与模拟输入电压一起接收的基准电压进行积分的方式操作，直到积分器的输出呈现零接地值并且以对积分时间进行计数的方式操作。因此，与其他模数转换器相比，就实现高分辨率、少偏移和少增益误差而言，积分模数转换器作为在传感器设备或测量设备中提供特定特性的转换器装置操作。

如图1中所示，积分模数转换器包括运算放大器10，运算放大器10被配置为接收正基准电压+V_REF或负基准电压-V_REF连同输入电压V_IN，其输出连接至电容器C₁。图1的积分模数转换器还包括比较器20，比较器20被配置为与运算放大器10的输出连接。比较器20具有反相端(-)与运算放大器10的输出连接并且非反相端(+)接地的特性。

图1的积分模数转换器被配置为在初始重置状态下，通过根据积分器逻辑的开关控制信号进行操作的开关SW，使得运算放大器10通过反相端(-)接收正基准电压+V_REF或负基准电压-V_REF连同输入电压V_IN。然后，在上升部分(run-up section)期间，由于使用电阻器R₁和电容器C₁，输入电压V_IN被充电。然后，当充电完成时，在下降部分(run-down section)期间，根据开关操作发生放电。

因此，模拟值输出在比较器20中被比较的时钟脉冲。然后，积分逻辑单元30在电容器C₁放电的时间期间对比较器20中输出的特定频率的时钟脉冲进行计数。因而，当施加到比较器20的反相端(-)的电压下降到地电平时，比较器20输出高电平。从而，对以此方式在特定持续时间内输出的高电平值进行计数。

然而，前述积分模数转换器呈现出下列问题。