用于差分信号的模块化模拟信号多路复用器制造技术

本公开涉及用于差分信号的模块化模拟信号多路复用器。示例性模拟信号多路复用器包含两个差分输入信号端口，用于接收第一差分输入信号IN1和第二差分输入信号IN2。多路复用器还包含具有两个输出端子OUT+和OUT‑的差分输出信号端口，用于基于输入信号IN1和IN2中的一个或多个来输出信号。此外，多路复用器包含一对负载元件和具有两个输出端子TERM+和TERM‑的附加差分输出信号端口。负载元件不直接耦合到输出端子OUT+和OUT‑，而是耦合到所述附加输出信号端口的输出端子TERM+和TERM‑，从而实现模块化方法，在模块化方法中，可以在“按需”的基础上对多路复用器的多个实例进行组合，以实现单个多路复用器将允许的更大数量差分输入之间的多路复用。

【技术实现步骤摘要】
用于差分信号的模块化模拟信号多路复用器相关申请的交叉引用本申请涉及在2019年9月19日提交的、标题为“用于差分信号的模块化模拟信号多路复用器(MODULARANALOGSIGNALMULTIPLEXERSFORDIFFERENTIALSIGNALS)”的美国专利申请第62/902,945号，其公开内容特此通过引用全文并入本申请。
本公开一般而言涉及电子设备，且更具体来说，涉及用于差分模拟信号的多路复用器电路。
技术介绍
光探测和测距(LIDAR)是指一种测量方法，所述方法通过利用光(诸如，利用光的脉冲(诸如，激光的脉冲))照射物体且利用光学传感器(诸如雪崩光电二极管(APD))测量反射的光来测量到目标物体的距离。然后，可利用脉冲返回时间或波长的差来确定到物体的距离和/或制作物体的数字三维图形。LIDAR系统用于各种情况中。举例来说，LIDAR系统可用于飞机、汽车、双筒望远镜或单筒望远镜等。LIDAR系统的传统接收器链可包含接收/探测光脉冲并将光脉冲转换成电流的光学传感器、将来自光学传感器的电流信号转换成电压信号的跨阻抗放大器(TIA)以及将来自TIA的电压信号转换成数字信号以供进一步处理的模数转换器(ADC)的序列。高清晰度LIDAR系统(例如，部署在装有高级驾驶员辅助系统(ADAS)的车辆上的高清晰度LIDAR系统)采用多个激光器发射光脉冲以及采用多个光学传感器接收从物体反射的光脉冲。为了减少此种系统的LIDAR接收器的板面积、功耗和材料支出，期望构建一种多信道系统，在所述多信道系统中，例如，可以将来自不同TIA的输出信号多路复用在一起，以使用单个ADC(而不是使用单个ADC的每个TIA)。遗憾的是，在最先进的LIDAR系统中所使用的传统商业现货(COTS)TIA不能帮助LIDAR系统工程师轻松构建多信道系统。传统COTSTIA的一个缺点是，为了组装经济的系统，需要在信号路径中放置附加模拟开关和增益模块，而这常常会损害接收器的带宽和动态范围。另一个缺点是传统COTSTIA不是模块化的，因为它们不允许将任何期望数量的TIA输出多路复用到单个ADC。附图说明为了提供对本公开及其特征和优点的更完整理解，结合附图参考以下说明，其中相同的参考编号代表相同的零件，其中：图1是示出LIDAR接收器的电路图。图2是示出作为输出级的实例的差分放大器的电路图。图3是示出具有两个信道的非模块化模拟信号多路复用器的电路图。图4A-4B是示出根据本公开的各种实施例的具有两个信道的模块化模拟信号多路复用器的电路图。图5A-5C是示出根据本公开的各种实施例的使用具有两个信道的单个模块化模拟信号多路复用器的组件的电路图。图6A-6C是示出根据本公开的各种实施例的使用差分电流镜代替差分对的电路图。图7A-7E是示出根据本公开的各种实施例的使用两个模块化模拟信号多路复用器的组合的组件的电路图。图8是根据本公开的一些实施例的其中可以实施本文所述的任何模块化模拟信号多路复用器的示例性LIDAR系统的示意图。图9提供示出根据本公开的一些实施例的示例性数据处理系统的框图，所述示例性数据处理系统可以被配置成实施或控制本文所述的任何模块化模拟信号多路复用器的至少一些部分。图10是根据本公开的一些实施例的与汽车集成的LIDAR系统的图示。具体实施方式概述本公开的系统、方法和设备各自具有几个创新方面，其中没有一个单独的方面仅对本文中公开的所有期望属性负责。在以下说明和附图中阐述本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节。本公开的一些方面涉及可用于对不同的模拟信号进行多路复用的模拟信号多路复用器电路(或简称为“模拟信号多路复用器”)。如本文中所使用的，术语“多路复用”信号是以其传统的意义进行使用，因为它指的是接收特定多个信号作为输入信号，且在输出处提供特定较少数量的输出信号，其中输出信号以某种方式指示一个或多个输入信号。实行信号的多路复用的电路被称为“多路复用器电路”，或者简称为“多路复用器”。当这种电路对模拟信号进行操作时，它们可以被称为“模拟信号多路复用器”。信号可以是单端或差分信号。由于本文所述的模拟信号多路复用器对于在LIDAR接收器的多个TIA之间共享单个ADC可能特别有利，并且由于当提供到它们的输入信号是差分信号时一些ADC操作得更好，因此本文所述的模拟信号多路复用器是用于差分信号的模拟信号多路复用器。因此，本文所述的模拟信号多路复用器的每个输入信号和每个输出信号是差分信号。差分输入信号的信号端口具有两个输入端子：非反相输入端子(在本文中表示为“IN+”)和反相输入端子(在本文中表示为“IN+”)。类似地，用于差分输出信号的信号端口具有两个输出端子：非反相输出端子(在本文中表示为“OUT+”)和反相输出端子(在本文中表示为“OUT-”)。然而，尽管本文中参考多路复用器的输入信号和输出信号描述了差分信号，但是在一些实施例中，多路复用器本身的至少一些输入信号和/或输出信号可以是单端的，其中单端至差分转换器级耦合到多路复用器的任何输入以将单端输入信号转换成差分输入信号和/或其中差分至单端转换器级耦合到多路复用器的任何输出以将差分输出信号转换成单端输出信号。举例来说，尽管图4A示出输入IN1和IN2中的每一个都是差分输入，但是此图的模拟信号多路复用器包含这样的实施例：其中差分输入IN1和IN2分别是到输出级410-1和410-2的输入，但是多路复用器400A可以具有用于输入信号IN1和IN2的单端输入，所述单端输入然后被转换成提供到输出级410-1和410-2的差分输入。在一些实施例中，本文所述的示例性模拟信号多路复用器可以包含两个差分输入信号端口，其中第一输入信号端口具有两个输入端子IN1+和IN1-，用于接收第一差分输入信号IN1(例如，信号IN1可以指示来自一个TIA的输出)，并且第二输入信号端口具有两个输入端子IN2+和IN2-，用于接收第二差分输入信号IN2(例如，信号IN2可以指示来自另一TIA的输出)。这种多路复用器可以包含具有两个输出端子OUT+和OUT-的一个差分输出信号端口，用于基于所述两个输入信号IN1和IN2中的一个或多个来输出多路复用信号。另外，这种多路复用器可以包含一对负载元件，例如一对负载电阻器(本文中表示为电阻器“RLA”和“RLB”)以及具有在本文中表示为“TERM+”和“TERM-”的两个输出端子的附加差分输出信号端口。负载元件不直接耦合到输出端子OUT+和OUT-，而是耦合到附加输出信号端口的输出端子TERM+和TERM-，输出端子TERM+和TERM-随后可以耦合到输出端子OUT+和OUT-。在其他实施例中，示例性模拟信号多路复用器可以包含开关装置，所述开关装置包含一个或多个开关，所述一个或多个开关被配置成将负载元件耦合(即，电连接)到输出端子OUT+和OUT-或与输出端子OUT+和OUT-去耦合(即，电断开)。这种配置实现了模块化方法，在所述模块化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号多路复用器装置，包括：/n第一信号多路复用器，包含负载和输出级，其中所述第一信号多路复用器的所述输出级的输入耦合到所述信号多路复用器装置的第一输入，且其中所述第一信号多路复用器的所述输出级的输出耦合到所述第一信号多路复用器的输出；以及/n第二信号多路复用器，包含负载和输出级，其中所述第二信号多路复用器的所述输出级的输入耦合到所述信号多路复用器装置的第一输入，且其中所述第二信号多路复用器的所述输出级的输出耦合到所述第二信号多路复用器的输出，/n其中：/n所述第一信号多路复用器的所述输出耦合到所述第二信号多路复用器的所述输出，/n所述第一信号多路复用器的所述负载耦合到所述第一信号多路复用器的所述输出，且/n所述第二信号多路复用器的所述负载从所述第一信号多路复用器的所述输出以及从所述第二信号多路复用器的所述输出去耦合。/n

【技术特征摘要】
20190919 US 62/902,945;20200708 US 16/923,8841.一种信号多路复用器装置，包括：
第一信号多路复用器，包含负载和输出级，其中所述第一信号多路复用器的所述输出级的输入耦合到所述信号多路复用器装置的第一输入，且其中所述第一信号多路复用器的所述输出级的输出耦合到所述第一信号多路复用器的输出；以及
第二信号多路复用器，包含负载和输出级，其中所述第二信号多路复用器的所述输出级的输入耦合到所述信号多路复用器装置的第一输入，且其中所述第二信号多路复用器的所述输出级的输出耦合到所述第二信号多路复用器的输出，
其中：
所述第一信号多路复用器的所述输出耦合到所述第二信号多路复用器的所述输出，
所述第一信号多路复用器的所述负载耦合到所述第一信号多路复用器的所述输出，且
所述第二信号多路复用器的所述负载从所述第一信号多路复用器的所述输出以及从所述第二信号多路复用器的所述输出去耦合。


2.根据权利要求1所述的信号多路复用器装置，其中所述第二信号多路复用器的所述负载是电浮动的。


3.根据权利要求1所述的信号多路复用器装置，其中：
所述第一信号多路复用器的所述输出级是第一输出级，
所述第二信号多路复用器的所述输出级是第二输出级，
所述第一信号多路复用器还包含第三输出级，其中所述第三输出级的输入耦合到所述信号多路复用器装置的第三输入，且其中所述第三输出级的输出耦合到所述第一信号多路复用器的所述输出，且
所述第二信号多路复用器还包含第四输出级，其中所述第四输出级的输入耦合到所述信号多路复用器装置的第四输入，且其中所述第四输出级的输出耦合到所述第二信号多路复用器的所述输出。


4.根据权利要求3所述的信号多路复用器装置，其中所述第一输出级、所述第二输出级、所述第三输出级和所述第四输出级中的每个输出级被配置成当向所述输出级提供偏置信号时，在所述输出级的所述输出处提供指示在所述输出级的所述输入处接收到的输入信号的输出信号。


5.根据权利要求1所述的信号多路复用器装置，其中所述输出级中的至少一个包含差分对。


6.根据权利要求1所述的信号多路复用器装置，其中所述输出级中的至少一个包含差分电流镜。


7.一种信号多路复用器装置，包括：
第一信号多路复用器，包含负载和输出级，其中所述第一信号多路复用器的所述输出级的输入耦合到所述信号多路复用器装置的第一输入，且其中所述第一信号多路复用器的所述输出级的输出耦合到所述第一信号多路复用器的输出；
第二信号多路复用器，包含负载和输出级，其中所述第二信号多路复用器的所述输出级的输入耦合到所述信号多路复用器装置的第一输入，其中所述第二信号多路复用器的所述输出级的输出耦合到所述第二信号多路复用器的输出，且其中所述第一信号多路复用器的所述输出耦合到所述第二信号多路复用器的所述输出；以及
开关装置，被配置成对所述第一信号多路复用器的所述负载和所述第一信号多路复用器的所述输出进行耦合或去耦合。


8.根据权利要求7所述的信号多路复用器装置，其中：
所述开关装置是第一开关装置，且
所述信号多路复用器装置还包含第二开关装置，所述第二开关装置被配置成对所述第二信号多路复用器的所述负载和所述第二信号多路复用器的所述输出进行耦合或去耦合。


9.根据权利要求8所述的信号多路复用器装置，其中所述第一开关装置和第二开关装置被配置成使得：
当所述第一开关装置对所述第一信号多路复用器的所述负载和所述第一信号多路复用器的所述输出进行耦合时，所述第二开关装置对所述第二信号多路复用器的所述负载和所述第二信号多路复用器的所述输出进行去耦合，且
当所述第二开关装置对所述第二信号多路复用器的所述负载和所述第二信号多路复用器的所述输出进行耦合时，所述第一开关装置对所述第一信号多路复用器的所述负载和所述第一信号多路复用器的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·阿杜特，G·冯，B·汉密尔顿，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE