用于模数转换器的宽范围输入的方法和装置制造方法及图纸

一种为模数转换器(ADC)提供宽范围的输入电流的方法，该方法包括：接收输入电流；选择多个可选比值中的一个比值；以及生成至少一个感测电流，该至少一个生成的感测电流和所接收的输入电流的幅度展现所选择的比值，其中该ADC被安排成接收该至少一个生成的感测电流的电压表示。

【技术实现步骤摘要】
用于模数转换器的宽范围输入的方法和装置
本专利技术一般涉及模数转换器领域，尤其涉及被安排成接收宽范围电流的模数转换器的输入电路。
技术介绍
在许多应用中，提供电子芯片以执行一种或多种功能，包括对提供给外部设备或负载的电流的控制。为了确保对外部设备或负载的恰当供电，所提供的电流应当被测量。例如，根据IEEE802.3af-2003和IEEE802.3at-2009(各自由纽约的电气电子工程师协会团体发布，其每一者的全部内容通过引用结合于此)的以太网供电(PoE)定义了在不干扰数据通信的情况下通过一组2对双绞线来递送功率。前述标准尤其规定了功率发源装备(PSE)以及一个或多个被供电设备(PD)。在操作的第一阶段，PSE被安排成向每个PD输出类别电流(范围通常从0–50mA)以确定PD的类别。在操作的工作阶段，PSE被安排成输出工作电流(对于目前考虑的较高功率应用，范围通常从350mA直到1A)。在这两个阶段，由PSE输出的电流应当被测量以确定是否存在用于所有PD的足够功率。遗憾的是，能够恰当地转换此类宽范围电流的模数转换器(ADC)增加了附加成本。因此，长期以来深感需要允许将宽范围的输入电流通过不被安排成处置此类宽范围输入的标准ADC进行转换的安排。
技术实现思路
相应地，本专利技术的主要目标是克服现有技术中ADC输入电路的缺点。在一个实施例中，提供了一种用于模数转换器(ADC)的宽范围输入电流电路，所述宽范围输入电流电路包括：耦合至ADC的输入的第一电阻器；耦合至第一电阻器的第一电子控制式开关；第二电阻器，其耦合至ADC的输入并被安排成为输入电流提供电流路径；控制电路，其与第一电子控制式开关通信并被安排成交替地断开和闭合第一电子控制式开关，其中该控制电路被安排成在输入电流展现出在第一预定范围内的强度的情况下在高电流模式中工作，并被安排成在输入电流展现出在低于第一预定范围的第二预定范围内的强度的情况下在低电流模式中工作，其中在高电流模式中，该控制电路被安排成闭合第一电子控制式开关，第一电子控制式开关被安排成在闭合时为输入电流提供通过第一电阻器的电流路径，并且其中在低电流模式中，该控制电路被安排成断开第一电子控制式开关，第一电子控制式开关被安排成在断开时阻止输入电流流经第一电阻器。在一个进一步的实施例中，该电路还包括耦合至第二电阻器的第二电子控制式开关，其中响应于该控制电路的高电流模式和低电流模式两者，第二电子控制式开关被安排成闭合，并且其中第一电子控制式开关的面积与第二电子控制式开关的面积的比值等于第二电阻器的电阻与第一电阻器的电阻的比值。根据以下附图和描述，本专利技术的附加特征和优点将变得明显。附图说明为了更好地理解本专利技术并示出本专利技术可如何发挥作用，现在将纯粹作为示例地参考附图，其中相同的附图标记贯穿始终指示相应的元件或部件。现在具体详细地参考附图，要强调的是，所示的细节是作为示例且只是出于对本专利技术的优选实施例的说明性讨论的目的，并且是为了提供什么被认为是对本专利技术的原理和概念方面最有用和容易理解的描述而呈现的。在这一点上，未尝试比基本理解本专利技术所必需的更详细地示出本专利技术的结构细节，参考附图的描述使得在实践中可如何实施本专利技术的若干形式对本领域技术人员而言是明显的。在附图中：图1A图解了利用可变电流源的片上端口电流控制安排的高级示意图；图1B图解了利用可选参考电阻器的片上端口电流控制安排的高级示意图；图2A图解了进一步包括端口电流确定电路的图1的片上端口电流控制安排的高级示意图；图2B图解了图2A的端口电流确定电路的操作方法的高级流程图；图3图解了利用图1的片上端口电流控制安排的PoE系统的高级框图；图4A图解了片上端口电流控制安排的高级框图，其中单个A/D被安排成处置宽范围的电流控制电平；图4B图解了图4A的片上端口电流控制安排的操作方法的高级流程图；图5A图解了用于单个A/D的输入电路的高级框图，以使得该单个A/D被安排成利用多个感测电阻器来处置宽范围的电流控制电平；图5B图解了图5A的A/D输入电路的操作方法的高级流程图；图6A图解了用于模数转换器的利用感测FET的宽范围输入装置的第一示例性实施例的高级示意图；图6B图解了图6A的宽范围输入装置的操作方法的高级流程图；图7图解了用于模数转换器的利用感测FET的宽范围输入装置的第二示例性实施例的高级示意图，其中感测FET以贯穿主开关分布模式的模式分布；图8图解了用于模数转换器的利用感测FET及电流控制电路的宽范围输入装置的第三示例性实施例的高级示意图；以及图9图解了根据某些实施例的为模数转换器提供宽范围输入电流的方法的高级流程图。具体实施方式在详细地解释本专利技术的至少一个实施例之前，应当理解本专利技术的应用不限于在以下描述中阐述或者在附图中示出的组件的构造和安排的细节。本专利技术适用于其他实施例或者适用于以各种方式实践或实现。同样，应当理解本文中所采用的词组和术语是出于描述目的，而不应被视为限制。如本文所使用的术语电阻器是指集成电路中定义的被安排成对流过的电流呈现电阻的元件。图1A图解了片上端口电流控制安排10的高级示意图。安排10包括：集成电路15；参考电流源20；包括差分放大器40和电子控制式开关50的电流控制电路30；片上参考电阻器(标示为RREF)；以及片上感测电阻器(标示为RSENSE)。参考电流源20优选地可响应于控制输入(标示为ISELECT)而在多个预定值上变化。在一个实施例中，参考电流源20、电流控制电路30、片上参考电阻器RREF和片上感测电阻器RSENSE皆定义在集成电路15上。在另一实施例中，参考电流源20在集成电路15外部。在一个实施例中，差分放大器40包括运算放大器。电子控制式开关50被安排成响应于差分放大器40的输出来调节流过的电流强度。电子控制式开关50在以下被描述成实现为n沟道金属氧化物场效应晶体管(NMOSFET)，然而这并不意味着以任何方式进行限制，并且可以提供被安排成调节流过的电流强度的其他电子控制式开关。如上所述，片上电阻器(诸如感测电阻器RSENSE和参考电阻器RREF)展现大致已知电阻，其由于制造局限性而具有较大容差。然而，单个电子芯片上的不同电阻器的电阻之比是以足够准确度已知的，并且是与温度无关的，因为电阻器中的任何温度相关改变都是同步的。感测电阻器RSENSE的电阻标示为R，而参考电阻器RREF的电阻标示为A*R，其中A是准确已知的预定常数，从而参考电阻器RREF的电阻是作为感测电阻器RSENSE的电阻的因子来给出的。不要求A的值大于1，且由此RREF可具有比RSENSE更大的电阻、比RSENSE更小的电阻、或者与RSENSE基本相等的电阻而不超出本专利技术范围。这些电阻由此展现出预定关系，优选地是预定的与温度无关的固定数学关系。参考电阻器RREF被图示为与可变参考电流源20串联的单个电阻器，然而这并不意味着以任何方式进行限制。在另一实施例中，如以下将关于图1B进一步描述的，参考电流源20是固定的，且参考电阻器RREF由多个串联电阻器构成。参考电流源20的输入耦合至集成电路15的端口25，且端口25耦合至外部源电压(标示为V)。由参考电流源20生成的电流量优选地通过输入ISELECT来控制。参考电流源20的输出(标示为I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种为模数转换器(ADC)提供宽范围的输入电流的方法，所述方法包括：接收输入电流；选择多个可选比值中的一个比值；以及生成至少一个感测电流，所述至少一个生成的感测电流和所述接收的输入电流的幅度展现所述选择的比值，其中所述ADC被安排成接收所述至少一个生成的感测电流的电压表示。

【技术特征摘要】
2014.03.03 US 61/946,9411.一种为模数转换器ADC提供宽范围的输入电流的方法，所述方法包括：经由具有主开关组面积的主电子控制式开关组接收输入电流；经由具有感测开关组面积的感测电子控制式开关组生成至少一个感测电流；以及选择所述感测开关组面积与所述主开关组面积的多个可选比值中的一个比值，所述至少一个生成的感测电流和所述接收的输入电流的幅度展现所述选择的比值，其中所述ADC被安排成接收所述至少一个生成的感测电流的电压表示。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：启用所述主电子控制式开关组，启用的主电子控制式开关组包括至少一个主晶体管单元，所述经由所述主电子控制式开关组接收输入电流是响应于所述启用所述主电子控制式开关组；以及启用感测电子控制式开关组，经由所述感测电子控制式开关组生成的所述至少一个感测电流是响应于所述启用所述感测电子控制式开关组而生成的，所述启用的感测电子控制式开关组包括至少一个感测晶体管单元。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述启用所述主电子控制式开关组包括将所述启用的主电子控制式开关组的栅极耦合至反馈控制电压，所述反馈控制电压响应于流经所述启用的主电子控制式开关组的电流。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述启用所述感测电子控制式开关组包括将启用的感测电子控制式开关的栅极耦合至所述反馈控制电压。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成至少一个感测电流包括生成多个感测电流，每个感测电流是经由具有相应感测开关组面积的相应感测电子控制式开关组来生成的，所述方法进一步包括响应于所述多个生成的感测电流的电压表示的函数来确定所述接收的输入电流的值。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述函数包括算术平均。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括启用所述多个相应感测电子控制式开关组，所述多个感测电流中的每一个感测电流是响应于所述启用所述相应感测电子控制式开关组中的一个感测电子控制式开关组而生成的，其中每个相应感测电子控制式开关组的相应感测开关组面积是由每个相应感测电子控制式开关组中的感测电子控制式开关的数量来定义的。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括启用所述感测电子控制式开关组，经由所述感测电子控制式开关组生成的所述至少一个感测电流是响应于所述启用所述感测电子控制式开关组而生成的，其中启用的感测电子控制式开关组的感测开关组面积是由所述启用的感测电子控制式开关组中的感测电子控制式开关的数量来定义的。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：启用所述主电子控制式开关组，所述经由所述主电子控制式开关组接收输入电流是响应于所述启用所述主电子控制式开关组，其中启用的主电子控制式开关组的主开关组面积由启用的主电子控制式开关组中的主电子控制式开关的数量来定义。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：生成参考电流；响应于所述生成的参考电流，跨片上参考阻抗元件产生参考电压，所述生成的参考电压被安排成由所述ADC接收；以及响应于所述生成的参考电压和所述至少一个生成的感测电流的电压表示来确定所述接收的输入电流的幅度，其中所述感测电流的电压表示是跨片上感测阻抗元件产生的，所述片上感测阻抗元件的阻抗与所述片上参考阻抗元件的阻抗展现预定比值。11.一种用于模数转换器ADC的宽范围输入装置，所述宽范围输入装置包括：控制电路；响应于所述控制电路的至少一个主电子控制式开关；以及响应于所述控制电路的至少一个感测电子控制式开关，其中所述控制电路被安排成启用所述至少一个主电子控制式开关，所述启用的至少一个主电子控制式开关被安排成为接收的输入电流提供受控电流路径，其中所述控制电路被进一步安排成启用所述至少一个感测电子控制式开关，所述启用的至少一个感测电子控制式开关被安排成生成经过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·科恩，G·列夫哈，
申请(专利权)人：美高森美股份有限公司模拟混合信号集团有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL