用于具有电容增益输入级的Delta-SigmaADC的比率增益误差校准方案制造技术

本发明专利技术公开了一种模数转换器(ADC)电路，该ADC电路包括电压输入端子、参考输入端子、采样电路和控制逻辑部件。该采样电路包括输入端子、输出端子和设置在输入端子和输出端子之间的并联的电容器。该控制逻辑部件被配置为在校准操作阶段：使多路复用器将ADC参考输入端子路由到采样电压输入端子；确定给定增益值；确定要用于实现给定增益值的多个电容器的集合；连续地启用电容器子集以对参考输入端子的电压进行采样，同时禁用剩余电容器，直到所有电容器已被启用；确定产生的输出代码；以及根据该输出代码，确定ADC电路的给定增益值的增益误差。误差。误差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有电容增益输入级的Delta
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Sigma ADC的比率增益误差校准方案
[0001]相关专利申请
[0002]本申请要求于2019年5月24日提交的美国临时专利申请第62/852544 号的优先权，该申请的内容据此全文并入。


[0003]本公开涉及模数转换器(ADC)，尤其涉及用于具有电容增益输入级的 Delta
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Sigma(Δ
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Σ)ADC的比率增益误差校准方案。

技术介绍

[0004]模数转换器用于针对消费者、工业应用等的电子器件中。通常，模数转换器包括用于接收模拟输入信号并且输出与模拟输入信号成比例的数字值的电路。该数字输出值通常呈并行字或串行数字位串的形式。存在许多类型的模数转换方案，诸如电压
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频率转换、电荷重分布、积分调制及其他。通常，这些转换方案中的每个转换方案具有其优点和缺点。使用越来越多的一种模数转换器是开关电容器的Δ
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Σ转换器。
[0005]可使用用于输入电压和参考电压两者的开关电容器采样电路来实现 ADC的输入级。然后可通过输入采样电容器与参考采样电容器之间的比率或用于全差分结构的一对电容器之间的比率来确定输入级的增益。ADC的输入级的增益可用于将ADC的输入更紧密地匹配到一个范围内，在该范围内ADC被配置为将模拟信号转换为数字信号。例如，如果ADC的电压范围为0伏到2伏，但预期的ADC输入只会在0伏到1伏的范围内，则ADC 可向其输入施加2的增益，使得ADC输入的可能值与ADC的范围相匹配。
[0006]在ADC的输入级中使用增益可能引入增益误差。可使用已知的、准确的参考电压或源电压来测试增益误差。该准确的参考电压或源电压可等于ADC的电压除以ADC的增益。然而，当ADC被部署在各种电子设备中时，此类电子设备可不包括准确的参考或源电压或无法获得准确的参考或源电压。因此，此类ADC的自检可能无法实现或不切实际。而且，测试 ADC可能需要测试输入级中的每个增益排列或电容增益的组合。因此，测试此类ADC可能非常缓慢，因为每个增益设置都必须进行测试并且其建立时间可能很长。本公开的实施方案的专利技术人已经发现了用于测试ADC的系统和方法，它们解决了这些挑战中的一个或多个挑战。

技术实现思路

[0007]本公开的实施方案可包括一种模数转换器(ADC)电路。该ADC电路可包括ADC电压输入端子、ADC参考输入端子和采样电路。采样电路可包括采样电压输入端子、采样电压输出端子和电容器，该电容器并联连接并被配置为选择性地启用或禁用。该电容器可以设置在采样电压输入端子和采样电压输出端子之间。该ADC可包括多路复用器，该多路复用器连接在 ADC电压输入端子和采样电压输入端子之间以及ADC参考输入端子和采样电压输入端子之间。ADC可包括控制逻辑部件，该控制逻辑部件被配置为在校准操作阶段：使多路复用
器将ADC参考输入端子路由到采样电压输入端子；确定要校准增益误差的ADC电路的给定增益值；确定要用于实现给定增益值的电容器集合；连续地启用该多个电容器的集合中的电容器子集以在采样电压输入端子处对ADC参考输入端子的电压进行采样，同时禁用电容器集合中的剩余电容器，直到该多个电容器的集合中的所有电容器已被启用；确定在启用该多个电容器的集合中的所有电容器之后产生的输出代码；从该输出代码确定ADC电路的给定增益值的增益误差；以及基于 ADC电路的给定增益值的增益误差采取校正动作。
[0008]本公开的实施方案可以包括系统。该系统可包括连接到ADC电路的 ADC参考输入端子的参考电压源和任一上述实施方案中的ADC电路。
[0009]本公开的实施方案可包括由上述实施方案的任一系统或ADC执行的方法。
附图说明
[0010]图1是根据一些实现方式的用于ADC增益误差校准的示例系统的图示。
[0011]图2是根据本公开的实施方案的用于ADC比率增益误差校准的示例系统的图示。
[0012]图3示出了根据本公开的实施方案的模拟输入多路复用器的示例实现。
[0013]图4是根据本公开的实施方案的Δ
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Σ调制器电路的示例实现方式的图示。
[0014]图5示出了根据本公开的实施方案的采样电路的示例实现方式。
[0015]图6示出了根据本公开的实施方案的由控制电路生成以及施加到采样电路的时序图。
[0016]图7描述了根据本公开的实施方案的待施加到采样电路的另一时序图。
[0017]图8是根据本公开的实施方案的用于确定具有电容增益输入级的ADC 的比率增益误差的示例方法的图示。
具体实施方式
[0018]本公开的实施方案包括ADC电路。该ADC电路可包含在任何更大的电子设备内。该ADC电路可包括ADC电压输入端子。利用该ADC电压输入端子，ADC电路可被配置为接收电压，在正常操作阶段将针对该电压进行模数转换。该ADC电路可包括ADC参考输入端子。利用ADC参考输入端子，该ADC电路可被配置为接收参考电压，该参考电压定义了要进行模数转换的电压的范围。该ADC电路可包括采样电路。该采样电路可被配置为对路由到其的输入进行采样。该采样电路可包括采样电压输入端子和采样电压输出端子。此外，采样电路可包括电容器，这些电容器并联连接并且被配置为选择性地启用或禁用。启用的电容器的数量可限定采样电路的增益，从而限定ADC的增益。电容器可以设置在采样电压输入端子和采样电压输出端子之间。ADC电路可包括多路复用器，该多路复用器连接在 ADC电压输入端子和采样电压输入端子之间以及ADC参考输入端子和采样电压输入端子之间。ADC电路可包括积分电路诸如Δ
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Σ模拟回路电路，以累积由采样电路采样的值并产生输出代码。ADC电路可包括控制逻辑部件。该控制逻辑部件可被配置为在校准操作阶段使多路复用器将ADC参考输入端子路由到采样电压输入端子，并且确定要校准增益误差的ADC电路的给定增益值。该控制逻辑部件被配置为在校准操作阶段：确定采样电路中要用于实现给定增益值的多个电容器的集合；以及连续地启用电容器集合中的电容器子集以在采样电压输入端子处对ADC参考输入端子的电压进行采样，同时禁用该电容器集合中的剩余电容器，直到电容器集合中的所
有电容器已被启用。该控制逻辑部件可被配置为在校准操作阶段确定在启用电容器集合中的所有电容器之后产生的输出代码。该控制逻辑部件可被配置为在校准操作阶段从输出代码确定ADC电路的给定增益值的增益误差。该控制逻辑部件还可被配置为基于ADC电路的给定增益值的增益误差采取校正动作。该校正动作可包括例如警告ADC电路的用户、调整ADC 电路的输入范围或者调整ADC电路的输出。
[0019]结合任一上述实施方案，启用电容器集合中的每个子集可被配置为将 ADC电路设置为执行增益1。
[0020]结合任一上述实施方案，ADC电路的给定增益值可以是2的倍数。
[0021]结合任一上述实施方案，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种模数转换器(ADC)电路，所述ADC电路包括：ADC电压输入端子；ADC参考输入端子；采样电路，所述采样电路包括：采样电压输入端子；采样电压输出端子；以及多个电容器，所述多个电容器并联连接并被配置为选择性地启用或禁用，所述多个电容器布置在所述采样电压输入端子和所述采样电压输出端子之间；多路复用器，所述多路复用器连接在所述ADC电压输入端子和所述采样电压输入端子之间以及所述ADC参考输入端子和所述采样电压输入端子之间；以及控制逻辑部件，所述控制逻辑部件被配置为在校准操作阶段：使所述多路复用器将所述ADC参考输入端子路由到所述采样电压输入端子；确定要校准增益误差的所述ADC电路的给定增益值；确定所述采样电路中要用于实现所述给定增益值的所述多个电容器的集合；连续地启用所述多个电容器的所述集合中的电容器子集，以在所述采样电压输入端子处对所述ADC参考输入端子的电压进行采样，同时禁用所述多个电容器的所述集合中的剩余电容器，直到所述多个电容器的所述集合中的所有电容器已被启用；确定在启用所述多个电容器的所述集合中的所有电容器之后产生的输出代码；以及从所述输出代码确定所述ADC电路的所述给定增益值的增益误差；其中所述控制逻辑部件被进一步配置为基于所述ADC电路的所述给定增益值的所述增益误差采取校正动作。2.根据权利要求1所述的ADC电路，其中启用所述多个电容器的集合中的每个子集被配置为将所述ADC电路设置为执行增益1。3.根据权利要求1至2中任一项所述的ADC电路，其中针对相同数量的样本启用所述多个电容器的所述集合的每个子集。4.根据权利要求1至3中任一项所述的ADC电路，其中所述控制逻辑部件被进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：微芯片技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：