[发明专利]模数转换器、传感器装置和用于模数转换的方法

说明书

模数转换器包括第一积分器(40)、第一转换器输入端(19)、第一参考电压输入端(34)、包括电容器元件(171)的电容器阵列(68)以及提供具有旋转频率(fR)的至少两个不同值的旋转信号(SRO)的旋转频率控制单元(37)。根据旋转信号(SRO)，电容器阵列(68)的电容器元件(171)的第一子集在第一阶段耦合到第一转换器输入端(19)并且耦合到第一积分器(40)的输入侧，以及在第二阶段耦合到第一参考电压输入端(34)并且耦合到第一积分器(40)的输入侧。

本专利申请涉及模数转换器、传感器装置和用于模数转换的方法。

传感器能够用于测量诸如物理或化学参数的参数。传感器提供的传感器信号通常由模数转换器(简称AD转换器)进行数字化。这样的AD转换器可以具有高分辨率，以便准确地使传感器信号数字化。

本申请的目的是提供具有增加的分辨率的模数转换器、传感器装置和用于模数转换的方法。

此目的通过独立权利要求解决。另外的改进和实施例在从属权利要求中描述。

在实施例中，模数转换器包括第一积分器；第一转换器输入端；第一参考电压输入端；电容器阵列，包括电容器元件；以及旋转频率控制单元，提供具有旋转频率的至少两个不同值的旋转信号。根据旋转信号，电容器阵列的电容器元件的第一子集在第一阶段耦合到第一转换器输入端并且耦合到第一积分器的输入侧，以及在第二阶段耦合到第一参考电压输入端并且耦合到第一积分器的输入侧。

有利地，电容器元件的第一子集的旋转减小电容器元件的电容值的容差的影响。由于使用不同的频率值，分辨率得到进一步改善。旋转信号是数字信号。旋转信号具有称为旋转频率的频率以与模数转换器中的其它频率区分。

在实施例中，在一时间点耦合到第一转换器输入端且耦合到第一积分器的输入侧的电容器阵列的电容器元件的子集形成采样电容器。在一时间点耦合到第一参考电压输入端且耦合到第一积分器的输入侧的电容器阵列的电容器元件的子集形成反馈电容器。

在实施例中，在第一阶段，第一子集形成或是采样电容器的一部分。在第二阶段，第一子集形成或是反馈电容器的一部分。

旋转信号的旋转频率的值取决于增益信号。

在实施例中，旋转信号的旋转频率可以非线性地取决于增益信号。

在可替代实施例中，旋转信号的旋转频率可以线性地取决于增益信号。旋转信号的旋转频率可以随着增益信号的上升而线性上升。旋转信号的旋转频率可以随着增益信号的上升而线性下降。

在实施例中，第一积分器的增益通过增益信号来设定。可替代地，AD转换器的增益通过增益信号来设定。旋转频率取决于第一积分器或AD转换器所使用的或设定的增益。旋转频率适用于所使用的或设定的增益。增益信号是可变信号。

在实施例中，第一积分器包括第一放大器和第一积分电容器，所述第一积分电容器具有多个另外的电容器元件。第一积分电容器的所述另外的电容器元件的子集耦合到第一放大器的输入端并且耦合到第一放大器的输出端。该子集中的另外的电容器元件的数量是增益信号的函数。

有利地，在任何阶段，第一积分电容器的另外的电容器元件可以不耦合到第一转换器输入端并且不耦合到第一积分器的输入侧，并且在任何阶段，可以不耦合到第一参考电压输入端并且不耦合到第一积分器的输入侧。因此，第一积分电容器与采样电容器和反馈电容器分开实现。

在实施例中，AD转换器实现为sigma-delta AD转换器。模数转换器能够简称AD转换器。

在实施例中，在第一转换器输入端处分接第一转换器电压。

在实施例中，电容器元件以旋转频率改变其位置。电容器元件的一个可以以旋转频率改变其位置。电容器元件的第一子集的电容器元件可以以旋转频率改变其位置。可替代地，电容器元件的第一子集的每个电容器元件可以以旋转频率改变其位置。