A/D转换设备制造技术

本发明专利技术公开了一种A/D转换设备(6；306；406；506；606)，其以包括ΔΣ模式、循环模式和混合模式中的至少一种的一种模式来进行操作，所述A/D转换设备包括：通过第一放大器(24)来处理模拟输入信号(Vin)的第一块(14)；包括第二放大器(24b)的第二块(15)；量化第一块和第二块的输出中的一个的量化单元(13；213)；以及切换模式以执行对应于该模式的控制的控制电路(9)。路(9)。路(9)。

【技术实现步骤摘要】
A/D转换设备


[0001]本公开涉及模数(A/D)转换设备。

技术介绍

[0002]本申请人提出了使用混合模式执行A/D转换处理的技术，在混合模式中，结合了ΔΣ方法和循环方法(例如，参见专利文献1)。根据专利文献1中描述的A/D转换设备，在混合模式中通过ΔΣ方法执行A/D转换处理以生成高阶位，并且然后通过循环方法对残余部分进行A/D转换以生成低阶位。在混合模式中，A/D转换设备使用在用于ΔΣ方法和循环方法两者的第一块和第二块中的每个中配置的运算放大器(等于放大器)来实施A/D转换处理。
[0003]在混合模式中，增益误差会劣化线性度，因此需要高增益放大器来使增益误差最小化。在应用专利文献1中所公开的A/D转换设备时，需要为第一块和第二块准备相同尺寸的高增益运算放大器。此外，在对第一块和第二块使用高增益运算放大器时，每个放大器的电流消耗增大，这是不希望的。
[0004][专利文献1]JP-2017-163473-A

技术实现思路

[0005]本本公开的目的是提供能够在减小配置区域的同时减小功耗的A/D转换设备。
[0006]本公开涉及以至少两种或更多种模式操作的A/D转换设备(6；306；406；506；606)，该两种模式为：ΔΣ模式，其中，通过ΔΣ方法对模拟输入信号(Vin)进行A/D转换处理；以及混合模式，其中，通过ΔΣ方法对模拟输入信号(Vin)进行A/D转换处理，并且然后通过循环方法对残余部分进行A/D转换处理。
[0007]根据本公开，第一块(14)被配置为接收模拟输入信号(Vin)的输入并能够通过使用第一放大器(24)来处理信号，并且第二块(15)包括第二放大器(24b)并接收第一块的输出电压的输入。量化单元(13；213)被配置为接收第一块和第二块的输出中的一个的输入，并能够对该输出进行量化。控制电路(9)实施对上述模式进行切换的控制。
[0008]在ΔΣ模式中，控制电路控制开关，从而通过使用第一块的第一放大器和第二块的第二放大器，量化单元量化该输出，并通过ΔΣ方法对第二块的输出进行A/D转换处理。另一方面，在混合模式中，控制电路控制开关，从而通过使用第一块的第一放大器而不使用第二块的第二放大器，对第一块的第一放大器的输出进行A/D转换处理，同时量化单元以ΔΣ方法来量化输出，并且然后通过使用第一放大器，通过循环方法对残余部分进行A/D转换处理。
[0009]本公开涉及以至少两种或更多种模式来操作的A/D转换设备(6；306；406；506；606)，该两种模式为：ΔΣ模式，其中，通过ΔΣ方法对模拟输入信号(Vin)进行A/D转换处理；以及循环模式，其中，通过循环方法对模拟输入信号(Vin)进行A/D转换处理。
[0010]根据本公开，在ΔΣ模式中，控制电路控制开关，从而通过使用第一块的第一放大器和第二块的第二放大器，通过ΔΣ方法对第二块的输出进行A/D转换处理，同时量化单元
量化该输出。在循环模式中，控制电路控制开关，从而通过使用第一块的第一放大器而不使用第二块的第二放大器，通过循环方法对第一块的第一放大器的输出进行A/D转换处理，同时量化单元量化该输出。
[0011]本公开涉及以ΔΣ模式、循环模式和混合模式中的任一种模式来操作的A/D转换设备(6；306；406；506；606)，在ΔΣ模式中，通过ΔΣ方法对模拟输入信号(Vin)进行A/D转换处理；在循环模式中，通过循环方法对模拟输入信号(Vin)进行A/D转换处理；在混合模式中，通过ΔΣ方法对模拟输入信号(Vin)进行A/D转换处理，并且然后通过循环方法对残余部分进行A/D转换处理。
[0012]根据本公开，在ΔΣ模式中，控制电路控制开关，从而通过使用第一块的第一放大器和第二块的第二放大器，通过ΔΣ方法对第二块的输出进行A/D转换处理，同时量化单元量化该输出。在混合模式中，控制电路控制开关，从而通过使用第一块的第一放大器而不使用第二块的第二放大器，对第一块的第一放大器的输出进行A/D转换处理，同时量化单元以ΔΣ方法来量化输出，然后通过使用第一放大器，通过循环方法对残余部分进行A/D转换处理。在循环模式中，控制电路控制开关，从而通过使用第一块的第一放大器而不使用第二块的第二放大器，通过循环方法对第一块的第一放大器的输出进行A/D转换处理，同时量化单元量化该输出。
[0013]根据本公开，在ΔΣ模式中，通过使用第一块的第一放大器和第二块的第二放大器，提供了二次调制特性，并可以增大噪声整形的效果，从而可以以高精确度保持A/D转换精确度。另一方面，在除了ΔΣ模式之外的模式(混合模式和循环模式)中，可以仅利用第一块的第一放大器执行操作，从而消除了为第二块的第二放大器采用高增益放大器的需求。由此，可以减小用于第二放大器的配置区域。此外，可以减小电流消耗。通常，ΔΣ模式的特征在于高精确度，并且混合模式和循环模式的特征在于高速度，因此可以根据用户的需求选择性地使用模式。
[0014]根据本公开，块(414)接收模拟输入信号(Vin)的输入，并且能够通过使用放大器来处理该信号，并且量化单元(13)量化该输出。控制电路(9)切换模式并控制开关以执行对应于模式的控制。第一采样电容器(Cs1)被连接成能够对模拟输入信号采样，并且第一电容器(Csd1)被连接成能够对模拟输入信号采样。
[0015]第二采样电容器(Cs2)被连接成能够对块的输出电压采样。第一电容器切换电路(20)能够对构成第一数模(D/A)转换器(25)的第一电容器(Csd1)充电/放电，并且第二电容器切换电路(420b)能够对构成第二D/A转换器(25b)的第二电容器(Csd2)充电/放电。
[0016]在ΔΣ模式中，控制电路通过执行开关控制来执行第一ΔΣ操作，以便导致第一电容器通过使用块的放大器对模拟输入信号采样。控制电路通过执行开关控制来执行第二ΔΣ操作，以便根据量化单元的数字输出对第一D/A转换器的第一电容器充电或放电，并输入使用放大器积分的输出电压，同时导致第二采样电容器对输出电压采样。控制电路通过执行开关控制来执行第三ΔΣ操作，以便根据量化单元的数字输出对第二D/A转换器的第二电容器和第二采样电容器充电或放电，并向量化单元输入使用放大器积分的输出电压。
[0017]之后，控制电路重复第二ΔΣ操作和第三ΔΣ操作以对通过ΔΣ方法使用块的放大器积分的输出电压进行A/D转换处理，同时导致量化单元对输出电压进行量化。
[0018]根据本公开，在混合模式中，控制电路通过执行开关控制来执行第四ΔΣ操作，以
便通过使用块的放大器来对第一采样电容器中的模拟输入信号进行采样。控制电路通过执行开关控制来执行第五ΔΣ操作，以便根据量化单元的数字输出对第一D/A转换器的第一电容器和第一采样电容器充电或放电，并向量化单元输入使用放大器积分的输出电压。之后，控制电路重复第四ΔΣ操作和第五ΔΣ操作，以通过ΔΣ方法对块的放大器的输出电压进行A/D转换处理，同时导致量化单元对输出电压进行量化，并通过循环方法对残余本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以至少两种或更多种模式来操作的A/D转换设备(6；306；406；506；606)，所述至少两种或更多种模式包括：ΔΣ模式，其中，利用ΔΣ方法通过A/D转换处理来处理模拟输入信号(Vin)；以及混合模式，其中，利用所述ΔΣ方法通过所述A/D转换处理来处理所述模拟输入信号(Vin)，并且然后利用循环方法通过所述A/D转换处理来处理残余部分，所述A/D转换设备包括：第一块(14)，所述第一块(14)接收所述模拟输入信号(Vin)并通过第一放大器(24)处理所述模拟输入信号；第二块(15)，所述第二块(15)包括接收所述第一块的输出电压的第二放大器(24b)；量化单元(13；213)，所述量化单元(13；213)接收所述第一块和所述第二块的输出中的一个，并对所述输出中的所述一个进行量化；以及控制电路(9)，所述控制电路(9)切换所述至少两种或更多种模式，并控制模式的切换以执行对应于所述模式的控制，其中：在所述ΔΣ模式中，所述控制电路使用所述第一块的所述第一放大器和所述第二块的所述第二放大器以通过所述量化单元来量化所述第二块的所述输出，并利用所述ΔΣ方法通过所述A/D转换处理来处理所述输出；并且在所述混合模式中，所述控制电路使用所述第一块的所述第一放大器而不使用所述第二块的所述第二放大器来利用所述ΔΣ方法通过所述量化单元来量化所述第一块的所述第一放大器的所述输出并通过所述A/D转换处理来处理所述输出，并且然后所述控制电路使用所述第一放大器利用所述循环方法通过所述A/D转换处理来处理所述残余部分。2.根据权利要求1所述的A/D转换设备，其中：所述第一块包括用于对所述模拟输入信号进行采样的采样电容器(Cs1、Csd1)；并且所述采样电容器被配置为使得能够在所述ΔΣ模式和除所述ΔΣ模式之外的模式之间切换输入采样电容。3.根据权利要求1所述的A/D转换设备，其中：所述第一块的所述第一放大器包括运算放大器(24)，在所述第一块输出积分电压时，所述运算放大器(24)将反馈电容器(Cf11)连接在所述运算放大器的输入节点(Na)和输出节点(Nb)之间；并且在利用所述循环方法对所述第一块的所述输出进行采样时，所述第一块的所述第一放大器共用作为所述反馈电容器的另一个电容器(Ccc1、Ccd1)。4.根据权利要求1所述的A/D转换设备，还包括：用于对所述模拟输入信号进行采样的采样电容器(Cs1、Csd1)；以及D/A转换器(25)，在利用所述ΔΣ方法执行所述A/D转换处理时，所述D/A转换器(25)根据所述量化单元的数字输出使用D/A转换器电容器(Csd1)来执行D/A转换，其中：所述采样电容器的至少一部分和所述D/A转换器电容器的至少一部分是公共的。5.根据权利要求1所述的A/D转换设备，其中：所述量化单元包括：第一量化器(213a)，所述第一量化器(213a)在所述ΔΣ模式中量化所述第二块的所述第二放大器的所述输出；以及第二量化器(213b)，所述第二量化器(213b)在除所述ΔΣ模式之外的所述模式中量化
所述第一块的所述第一放大器的所述输出。6.根据权利要求1到5的任一项所述的A/D转换设备，还包括：电流切断单元(32)，所述电流切断单元(32)在除所述ΔΣ模式之外的所述模式中切断所述第二块的所述第二放大器(324b)的电流。7.根据权利要求6所述的A/D转换设备，其中：在除ΔΣ模式之外的所述模式中，操作所述第二块的所述第二放大器(324b)的共模反馈电路(33)，并且不操作另一个电路(31)。8.一种以至少两种或更多种模式来操作的A/D转换设备(6；306；406；506；606)，所述至少两种或更多种模式包括：ΔΣ模式，其中，利用ΔΣ方法通过A/D转换处理来处理模拟输入信号(Vin)；以及循环模式，其中，利用循环方法通过所述A/D转换处理来处理所述模拟输入信号(Vin)，所述A/D转换设备包括：第一块(14)，所述第一块(14)接收所述模拟输入信号(Vin)并通过第一放大器(24)来处理所述模拟输入信号；第二块(15)，所述第二块(15)包括接收所述第一块的输出电压的第二放大器(24b)；量化单元(13；213)，所述量化单元(13；213)接收所述第一块和所述第二块的输出中的一个，并对所述输出中的所述一个进行量化；以及控制电路(9)，所述控制电路(9)切换所述至少两种或更多种模式，并控制模式的切换以执行对应于所述模式的控制，其中：在所述ΔΣ模式中，所述控制电路使用所述第一块的所述第一放大器和所述第二块的所述第二放大器以通过所述量化单元来量化所述第二块的所述输出，并利用所述ΔΣ方法通过所述A/D转换处理来处理所述输出；并且在所述循环模式中，所述控制电路使用所述第一块的所述第一放大器而不使用所述第二块的所述第二放大器以通过所述量化单元来量化所述第一块的所述第一放大器的所述输出，并利用所述循环方法通过所述A/D转换处理来处理所述输出。9.根据权利要求8所述的A/D转换设备，其中：所述第一块包括用于对所述模拟输入信号进行采样的采样电容器(Cs1、Csd1)；并且所述采样电容器被配置为使得能够在所述ΔΣ模式和除所述ΔΣ模式之外的模式之间切换输入采样电容。10.根据权利要求8所述的A/D转换设备，其中：所述第一块的所述第一放大器包括运算放大器(24)，在所述第一块输出积分电压时，所述运算放大器(24)将反馈电容器(Cf11)连接在所述运算放大器的输入节点(Na)和输出节点(Nb)之间；并且在利用所述循环方法对所述第一块的所述输出进行采样时，所述第一块的所述第一放大器共用作为所述反馈电容器的另一个电容器(Ccc1、Ccd1)。11.根据权利要求8所述的A/D转换设备，还包括：用于对所述模拟输入信号进行采样的采样电容器(Cs1、Csd1)；以及D/A转换器(25)，在利用所述ΔΣ方法执行所述A/D转换处理时，所述D/A转换器(25)根据所述量化单元的数字输出使用D/A转换器电容器(Csd1)来执行D/A转换，其中：所述采样电容器的至少一部分和所述D/A转换器电容器的至少一部分是公共的。
12.根据权利要求8所述的A/D转换设备，其中：所述量化单元包括：第一量化器(213a)，所述第一量化器(213a)在所述ΔΣ模式中量化所述第二块的所述第二放大器的所述输出；以及第二量化器(213b)，所述第二量化器(213b)在除所述ΔΣ模式之外的所述模式中量化所述第一块的所述第一放大器的所述输出。13.根据权利要求8到12的任一项所述的A/D转换设备，还包括：电流切断单元(32)，所述电流切断单元(32)在除所述ΔΣ模式之外的所述模式中切断所述第二块的所述第二放大器(324b)的电流。14.根据权利要求13所述的A/D转换设备，其中：在除所述ΔΣ模式之外的所述模式中，操作所述第二块的所述第二放大器(324b)的共模反馈电路(33)，并且不操作另一个电路(31)。15.一种以至少三种或更多种模式来操作的A/D转换设备(6；306；406；506；606)，所述至少三种或更多种模式包括：ΔΣ模式，其中，利用ΔΣ方法通过A/D转换处理来处理模拟输入信号(Vin)；循环模式，其中，利用循环方法通过所述A/D转换处理来处理所述模拟输入信号(Vin)；以及混合模式，其中，利用所述ΔΣ方法通过所述A/D转换处理来处理所述模拟输入信号(Vin)，并且然后利用循环方法通过所述A/D转换处理来处理残余部分，所述A/D转换设备包括：第一块(14)，所述第一块(14)接收所述模拟输入信号(Vin)并通过第一放大器(24)处理所述模拟输入信号；第二块(15)，所述第二块(15)包括接收所述第一块的输出电压的第二放大器(24b)；量化单元(13；213)，所述量化单元(13；213)接收所述第一块和所述第二块的输出中的一个，并对所述输...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村邦彦，根塚智裕，本多一隆，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：