[发明专利]具有可变增益的模数转换器及其方法

说明书

技术领域

本公开一般地涉及一种模数转换，并且更具体而言，涉及基于冗余符号数位(RSD)的模数转换。

背景技术

混合模拟和数字设备利用模数转换器(ADC)将模拟信号的电压转换为相应的数字值，以由设备的数字组件使用。基于冗余符号数位(RSD)的ADC常常在特定类型的系统中获得特别的益处，特别是在功率和空间非常珍贵的情况中。RSD ADC典型地通过一系列级将模拟信号转换为相应的数字值。在初始状态期间，输入模拟信号的电压与两个或更多个基准电压(例如VH和VL)比较，并且这些比较的结果导致了关于初始级的码比特。包括放大器和一组电容器的模拟电路用于确定残余电压，并且对于第二级，利用残余电压重复与基准电压比较的过程以生成关于第二级的码比特。从前一级的残余电压计算残余电压并且比较得到的残余电压以生成码值的这个过程可以针对许多个级重复，直至达到适当的分辨率。RSD算法随后被应用于来自每个级的码值以生成表示模拟信号的数字值。

在一些操作环境中，不同的模拟信号源可以利用相同的RSD ADC，但是可能在不同的电压电平下操作。为了说明，在汽车环境中，不同的传感器可能提供具有不同电压电平的传感器输出信号，用于转换为数字值，以由同一控制处理器处理。为了确保适当的转换，每个输入模拟信号典型地需要在转换之前被缩放到预定的电压电平。在常规的设备中，该缩放是在RSD ADC的输入之前通过增益电路实现的。该单独的增益电路使RSD ACD的设计和集成复杂化，并且增加其中实现RSD ADC的集成电路的尺寸和功耗。因此，一种用于缩放模拟信号以进行数字转换的改进的技术将是有利的。

附图说明

通过参照附图可以更好地理解本公开，并且使得其许多特征和优点对于本领域的技术人员是明显的。不同的附图中的相同的附图标记的使用指示了相似或相同的事项。

图1是图示根据本公开的至少一个实施例的利用集成可变增益级的示例性冗余符号数位(RSD)模数转换器(ADC)的示意图。

图2是图示根据本公开的至少一个实施例的图1的RSD ADC的示例性操作的流程图。

图3是图示根据本公开的至少一个实施例的利用多个电容器配置的图1的RSD ADC的示例性单端实现方案的示意图。

图4是图示根据本公开的至少一个实施例的用于对输入模拟信号进行采样的图3的单端RSD ADC的第一电容器配置的电路图。

图5是图示根据本公开的至少一个实施例的用于对图4的输入模拟信号进行放大并且用于对得到的放大模拟信号进行采样的图3的单端RSD ADC的第二电容器配置的电路图。

图6是图示根据本公开的至少一个实施例的用于对图5的放大模拟信号进行放大并且用于对得到的放大模拟信号进行采样的图3的单端RSD ADC的第三电容器配置的电路图。

图7是图示根据本公开的至少一个实施例的用于对图6的放大模拟信号进行放大并且用于对得到的放大模拟信号进行采样的图3的单端RSD ADC的第四电容器配置的电路图。

图8是图示根据本公开的至少一个实施例的图3的单端RSD ADC的电容器网络的示例性实现方案的电路图。

图9是图示根据本公开的至少一个实施例的利用多个电容器配置的图1的RSD ADC的示例性的基于差分信号传送的实现方案的示意图。

图10是图示根据本公开的至少一个实施例的用于对输入模拟信号进行采样的图9的基于差分信号传送的RSD ADC的第一电容器配置的电路图。

图11是图示根据本公开的至少一个实施例的用于对图10的输入模拟信号进行放大并且用于对得到的放大模拟信号进行采样的图9的基于差分信号传送的RSD ADC的第二电容器配置的电路图。

图12是图示根据本公开的至少一个实施例的用于对图11的放大模拟信号进行放大并且用于对得到的放大模拟信号进行采样的图9的基于差分信号传送的RSD ADC的第三电容器配置的电路图。

图13是图示根据本公开的至少一个实施例的用于对单端输入模拟信号进行采样的图9的基于差分信号传送的RSD ADC的第四电容器配置的电路图。

图14是图示根据本公开的至少一个实施例的用于在不放大的情况下将图13的所采样的单端输入模拟信号转换为差分信号的图9的基于差分信号传送的RSD ADC的第五电容器配置的电路图。

图15是图示根据本公开的至少一个实施例的用于通过放大将图13的所采样的单端输入模拟信号转换为差分信号的图9的基于差分信号传送的RSD ADC的第六电容器配置的电路图。