[发明专利]带有基于量化器输出代码的预充电的ΔΣ转换器

说明书

一种模数转换器(ADC)设备(100)包括具有至少一个积分器(104)的ΔΣ调制器(102)和被配置成接收至少一个积分器(104)的输出的量化器(142)。ΔΣ调制器(102)还包括数模转换器(DAC)电容器组(144)、采样电容器组(108)和预充电电容器组(110)，每个电容器组有选择地耦合到至少一个积分器(104)的输入节点。ΔΣ调制器(102)还包括耦合到预充电电容器组(110)的预充电信号发生器(112)。预充电信号发生器(112)被配置成生成预充电信号，以至少部分基于量化器(142)的输出代码对预充电电容器组(110)进行充电。

背景技术

不同的电气系统或具有电气系统的不同组件对模拟信号或数字信号进行操作。因此，有持续的需求将数字信号转换为模拟信号，反之亦然。在模数转换器(ADC)方案中，对模拟输入信号进行采样，得到每个采样的代表性数字值。今天，有许多不同的ADC设备拓扑结构和产品可用于各种不同的数据速率、功耗、精度、分辨率等。

一种ADC拓扑结构被称为ΔΣ(delta-sigma)拓扑结构。在ΔΣ拓扑结构中，输入信号由ΔΣ调制器过采样，ΔΣ调制器的输出通过数字/抽取滤波器，以产生高分辨率的数据流输出。采样率通常比数字/抽取滤波器的数字输出快几百倍。因此，在ΔΣ拓扑结构中，单个样本随时间累积，并与通过数字/抽取滤波器的其他输入信号样本“平均”。

当ADC设备被包括作为更大电气系统的一部分时，需要考虑通过ADC输入对电源加载的效果。在示例电气系统中，传感器与ADC设备一起用于将传感器的模拟输出信号转换为数字信号以用于存储和/或分析。为了确保ADC设备与来自具有高输出阻抗源的输入信号兼容(例如，来自具有高输出阻抗的无源传感器的模拟输出信号是到ADC设备的输入信号)，一些ADC设备拓扑结构包括缓冲器，用于放大或在其他方面准备用于采样的输入信号。不幸的是，基于缓冲器的ADC设备拓扑结构增加了ADC成本和布局尺寸。缓冲器也会增加功耗并给ADC增加噪声。对于涉及具有高源阻抗输入信号的ADC方案，简单地移除缓冲器不是可行的解决方案。改进ADC设计和提供畅销的ADC设备的努力正在进行中。

发明内容

根据本公开的至少一个示例，一种模数转换器(ADC)设备包括具有至少一个积分器的ΔΣ调制器和被配置为接收至少一个积分器的输出的量化器。ΔΣ调制器还包括数模转换器(DAC)电容器组、采样电容器组和预充电电容器组，每一个电容器组有选择地耦合到至少一个积分器的输入节点。ΔΣ调制器还包括有选择地耦合到预充电电容器组的预充电信号发生器。预充电信号发生器被配置为生成预充电信号，以至少部分基于量化器输出代码对预充电电容器组进行充电。

根据本公开的至少一个示例，ADC设备包括具有积分器的ΔΣ调制器和耦合到积分器输入的预充电电路。该预充电电路包括具有耦合到积分器的第一端子和经由开关耦合到预充电信号节点的第二端子的预充电电容器。在ΔΣ调制器的采样相位的第一部分期间，预充电信号节点被配置成将预充电信号传送到预充电电容器，其中预充电信号至少部分基于与ΔΣ调制器相关联的量化器输出代码。在ΔΣ调制器的采样相位的第二部分期间，预充电电容器耦合到输入信号节点。

根据本公开的至少一个示例，ADC方法包括接收模拟输入信号。该方法还包括基于ΔΣ调制器采样相位和积分相位产生与模拟输入信号相关的输出代码。该方法还包括基于输出代码生成预充电信号。该方法还包括基于生成的预充电信号对随后的ΔΣ调制器采样相位执行预充电操作。

附图说明

图1示出了根据各种示例的模数转换器(ADC)模块的框图。

图2示出了根据各种示例的ΔΣ调制器的各种组件的示意图。

图3示出了根据各种示例的ΔΣ调制器的控制信号的时序图。

图4示出了根据各种示例的ADC设备的框图。

图5示出了根据各种示例的ADC方法的流程图。

具体实施方式