[发明专利]比较器诊断系统和方法

说明书

本发明涉及一种比较器诊断系统和方法。一种用于自校准比较器的模拟前端电路，该电路包括：比较器测量路径中的比较器；前置放大器，该前置放大器通过一组开关耦合至该比较器；以及放大器，该放大器耦合至该前置放大器，该前置放大器接收参考信号作为第一输入以及用户可定义的参考作为第二输入，该用户可定义的参考生成被选择用于在该前置放大器的输出端处创建已知状态的用户可定义的值，该前置放大器确定表示包括该比较器的信号路径中的测量误差并用于调整该用户可定义的参考值以校准该信号路径的残差值，使得可以调整该比较器的阈值边界以加强比较器规范。

相关申请的交叉引用

本专利申请涉及发明人丹尼尔·詹姆斯·米勒、布赖恩A米勒、赛义德·阿夫塔、丹尼尔·大卫·亚历山大和杰森·R·弗格森的于2018年7月10日提交的名称为“COMPARATOR DIAGNOSTIC SYSTEMS AND METHODS(比较器诊断系统和方法)”的共同未决且共同拥有的美国临时专利申请号62/696,223，并根据35 U.S.C.§119(e)要求其优先权权益，该专利申请通过引用以其全文结合在此并用于所有目的。

技术领域

本披露总体上涉及电数据采集系统和方法。更具体地，本披露涉及包括独立的冗余测量路径的数据采集系统。

背景技术

典型的数据采集系统由可以用于测量期望电压或电流的测量电路组成，例如比较器或模数转换器(ADC)。对于安全关键应用，例如，设计用于监测汽车中堆叠电池电压的系统，通常需要备用的冗余测量路径来验证结果。可能需要冗余测量路径是与第一路径不同的架构，从而改善设计的鲁棒性，例如，逐次逼近寄存器(SAR)ADC主路径和比较器冗余路径。

在成本和功耗方面，具有冗余测量路径可能是昂贵的。可能需要降低冗余测量路径的准确度以降低成本和功耗。比较器可以用作冗余路径，因为比较器通常可以使用比ADC少的数量的部件或电流来设计。

由于因温度变化或材料老化效应引起的比较器准确度随时间漂移，冗余路径的总体准确度同样降低。在某些应用中，特别是在安全关键应用中，期望严格约束可允许的漂移，以确保冗余电路比较结果的完整性。用于比较器电路的常用校准技术涉及复杂的电路系统和麻烦的方法，这些方法使用例如SAR搜索算法来准确地确定比较器何时越过已知电压。

二进制搜索算法通常将已知的固定电压施加到比较器的一个输入端，并且将数模转换器(DAC)输出施加到另一个输入端。扫描DAC直到比较器改变状态。在检测到比较器输出状态改变之后，将DAC的输出电压与固定输入电压进行比较，以确定比较器的准确度。当误差已知时，可以调整比较器以补偿误差。实际上，采用这种类型的SAR型搜索算法用于校准或诊断目的的架构耗时且难以实施。

因此，期望具有可以诊断和提高比较器的性能的系统和方法，而无需用于扫描DAC电压的SAR校准例程的不必要复杂实施。

附图说明

将参考本发明的实施例，附图中可以展示这些实施例的示例。这些附图旨在为说明性的，并非限制性的。尽管总体上在这些实施例的背景下描述了本发明，但是应当理解的是，其不旨在将本发明的范围限制于这些具体实施例。

图(“图”)1是展示了根据本披露的各种实施例的模拟前端电路的功能框图，该模拟前端电路包括利用比较器校准路径的比较器诊断电路。

图2是展示了利用图1中的模拟前端电路中的比较器准确度路径的比较器诊断电路的功能框图。

图3是展示了根据本披露的各种实施例的包括比较器诊断电路的示例性系统的功能框图。

图4是根据本披露的各种实施例的用于比较器诊断的说明性过程的流程图。

具体实施方式