模数转换器制造技术

本发明专利技术涉及模数转换器。公开了一种电流输入模数转换器和对应的电流测量电路。根据本发明专利技术的一个示例，模数转换电路包括用于存储数字寄存器值的寄存器以及被配置成在电路节点处提供根据数字寄存器值设置的参考电流的数模转换器。输入节点的电位响应所设置的参考电流。比较器电路被配置成将电路节点的电位与至少一个阈值进行比较，从而评估该电路节点的电位是否至少近似为期望值。控制电路响应比较器电路，并且被配置成调整在寄存器中存储的数字寄存器值并且调整参考电流，直到比较器指示电路节点的电位不偏离期望值。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及例如用于产生表示搜寻的电流值的数字測量值的电流测量应用中的模数转换器。
技术介绍
许多不同类型的模数转换器(ADC)是已知的，诸如直接转换ADC、逐次逼近ADC、跃升比较ADC (例如，单斜率ADC)、积分ADC (例如，双斜率ADC)，在此仅举几个例子。然而，所有的常见ADC被设计成将模拟电压值转换成对应的数字值。当电流值待被数字化时，将其值被搜寻的电流供应给具有明确定义电阻的电阻器，导致电阻器两端的相应电压降等于所搜寻的电流和电阻的积。然后，由ADC将电压降数字化。上述电流测量方法的ー个结果是，电阻器的电阻值被引入到測量结果中。因此，当实际电阻偏离其期望的标称值(情况总是如此，因为电阻值受不可避免的制造公差的影响)时，系统性误差被引入到測量结果中。 因此，存在对于被设计成转换电流值并且提供数字測量值的改进的模数转换器的一般需求。
技术实现思路
公开了ー种电流输入模数转换器和对应的电流测量电路。根据本专利技术的ー个示例，模数转换电路包括用于存储数字寄存器值的寄存器以及被配置成在电路节点处提供根据数字寄存器值设置的參考电流的数模转换器。输入节点的电位响应(responsive to)所设置的參考电流。比较器电路被配置成将电路节点的电位与至少ー个阈值进行比较，从而评估该电路节点的电位是否至少近似为期望值。控制电路响应比较器电路，并且被配置成调整在寄存器中存储的数字寄存器值并且调整參考电流，直到比较器指示电路节点的电位不偏离期望值。此外，公开了ー种半导体芯片。该芯片被集成在第一芯片封装中，并且包括至少ー个外部引脚用于接收由感测晶体管提供的电流域中的电流测量信号。感测晶体管被耦合至对应的负载晶体管，并且两个晶体管被集成在単独的第二芯片封装中，第二芯片封装经由第二芯片封装的外部引脚而提供电流域中的測量信号。半导体芯片包括被配置成接收电流測量信号并且提供其数字表示的电路。附图说明參考下文的附图和描述，能够更好地理解本专利技术。在附图中的组件不一定是按比例绘制的，相反，重点在于说明本专利技术的原理。而且，在附图中，相同的附图标记指代对应的部分。在附图中 图I是示出了根据本专利技术第一示例的ADC电路的框 图2是示出了根据本专利技术第二示例的ADC电路的框 图3是示出了根据本专利技术一个示例的电流测量电路的框图；以及图4是示出了根据本专利技术另ー示例的电流测量电路的框图。具体实施例方式图I是能够将待测量的输入电流(还被表示为测量电流iM)转换成表示实际测量电流值的数字值X·(即，η位ニ进制字)的模数转换电路的框图。在图I的示例中，理想的电源Q象征提供测量电流iM的(真实)源。该电路包括电流输出数模转换器DAC，其提供(或汇集(sink))电路节点IN，作为数字寄存器值Xmm的模拟表示的參考电流iDAC。在电路节点IN存在的电位正在浮动并且可以初始化成适当的(例如，静态)值(在图I中未示出初始化)。当电流输出数模转换器DAC被激活并且当其输出电流iDA。精确等于测量电流iM吋，随后数模转换器DAC的激活无任何作用，并且电路节点IN的电位保持(近似)为其初始值。然而，当数模转换器DAC的输出电流iDAC被设置得过低，于是电路节点IN的电位将升至上饱和电平。反之，当数模转换器DAC的输出电流iDAC被设置得过高，于是电路节点IN的电位将降至下饱和电平。S卩，监控电路 节点IN的电位考虑到评估数模转换器DAC的输出电流iDAC是否被“正确地”设置。比较器电路被配置成将电路节点IN的输入电位与一个或多个预定义阈值电平相比较并且用信号通知数模转换器DAC的输出电流iDAC是否被正确地设置。此外，比较器可以指示数模转换器DAC的输出电流iDA。是被设置得太高还是太低。为了该目的，比较器电路可以包括具有输入的比较器K1，该输入经由(可选的)耦合电容器Cw被电容性地耦合到输入电路节点IN。如上文所提及的，节点IN处的电位以及直接在比较器的输入处的电位可以被初始化为适当值(例如，为比较器K1输入级的静点)。使用适当地配置的半导体开关(未示出)可以进行该初始化。比较器K1可以表现出(窄)滞后，以便避免来回切换(toggling)。应该注意的是，供应给电路节点IN的测量电流iM和数模转换器DAC漏极所排放的电流iDA。总是相同，从而“残余电流” iD=i -iDAc总是为零(或者至少接近零)，这是因为比较器K1具有高电阻输入。耦合电容器允许将比较器K1从电路节点IN DC去耦。如果比较器K1未被触发，那么电流iM (通过数模转换器DAC使之等于iDAC)处于其正确电平，并且数字寄存器值ΧαΜΤ(其代表參考电流iDAC)，可以被认为是数字測量結果。因此，当数模转换器DAC正确地设置电流iM时，数字输出字xOTT被设置成寄存器值X画的电流值。图I的模数转换电路还包括用于存储数字寄存器值Χ_τ的寄存器R和响应比较电路的输出的控制电路CTRL。在图I的示例中，将控制电路CTRL和寄存器R共同地描述为逐次逼近寄存器SAR。然而，也可以使用其他类型的寄存器。逐次逼近寄存器SAR被配置成，只要比较器电路指示(例如，经由比较器输出信号CMP)DAC输出电流iDAC的不正确设置，就改变寄存器的内容(即，数字寄存器值ΧαΜΤ)，从而改变參考电流iDAC。此外，逐次逼近寄存器SAR被配置成，当比较器电路指示匹配，即DAC输出电流iDAC的正确设置吋，将数字寄存器值作为数字输出字xOTT提供。寄存器值Xa■的上述变化在本专利技术的不同示例中可以不同。例如，在电容器Ccmp的初始化(例如放电或充电至预定义电平)之后可以将寄存器值Xotint初始化为零。随后，值Xomt可以以I为步长増加，只要比较器电路指示非匹配。当比较器指示匹配时，寄存器值Xomt被转发到SAR输出，在那里其被作为输出字Xott提供以用于进ー步数字数据处理。然后，通过将寄存器值Xotint和耦合电容Cqip重新初始化，下一模数转换循环可以重新开始。为了简洁明了，未示出用于初始化电容器Cqip所需要的开关。图2示出了与图I的示例非常相似的模数转换电路。图2的示例与图I的示例不同仅在于测量电流iM经由共源共栅晶体管的负载路径被提供到输入电路节点IN，例如，经由场效应晶体管T。的漏源路径。当由相对于模数转换电路中存在的电位以高电压操作的电路提供测量电流iM时，这一点尤其有用。经由共源共栅晶体管T。将测量电流iM供应给输入电路节点IN允许使用除了接管高电压降的共源共栅晶体管T。之外的模数转换电路中的低电压设备。可以以恒定偏置电压V。来将共源共栅晶体管的控制电极(例如，基板)偏置。图3示出了其中有益地采用根据图2的示例的模数转换电路的电流测量电路。该电流测量电路利用所谓的感测晶体管装置，感测晶体管装置通常用于测量流过功率晶体管的高电流(參见，例如公开美国专利号5，023，693)。感测晶体管装置能够用于測量功率晶体管Tp的负载电流ん功率晶体管Tp通常 (但不是必要地)是高边(high side)开关，该高边开关使得其漏极端子(或者在双极晶体管的情况下的集电极端子)耦合到上电源电位Vdd (例如汽车应用中的电池电压)而其源极端子(或者双极晶体管的情况下的发射极端子)耦合到负载(在本示例中通过负载电阻器も表示)。感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模数转换电路，包括：寄存器，用于存储数字寄存器值；数模转换器，被配置成在第一电路节点处提供根据所述数字寄存器值设置的参考电流，输入节点的电位响应所设置的参考电流；比较器电路，被配置成将所述第一电路节点的电位与至少一个阈值进行比较，从而评估所述第一电路节点的电位是否至少近似为期望值；以及控制电路，响应所述比较器电路并且被配置成调整在所述寄存器中存储的所述数字寄存器值，从而调整所述参考电流，直到所述比较器电路指示所述第一电路节点的电位不偏离所述期望值。

【技术特征摘要】
2011.06.14 US 13/160,3571.一种模数转换电路,包括 寄存器，用于存储数字寄存器值； 数模转换器，被配置成在第一电路节点处提供根据所述数字寄存器值设置的参考电流，输入节点的电位响应所设置的参考电流； 比较器电路，被配置成将所述第一电路节点的电位与至少一个阈值进行比较，从而评估所述第一电路节点的电位是否至少近似为期望值；以及 控制电路，响应所述比较器电路并且被配置成调整在所述寄存器中存储的所述数字寄存器值，从而调整所述参考电流，直到所述比较器电路指示所述第一电路节点的电位不偏离所述期望值。2.根据权利要求I所述的模数转换电路，其中，所述比较器电路包括 比较器，具有比较器输入和比较器输出；以及 电容器，被耦合在所述输入节点和所述比较器输入之间。3.根据权利要求I所述的模数转换电路，进一步包括共源共栅晶体管，具有将所述第一电路节点与所述数模转换器的输出耦合的负载路径。4.根据权利要求I所述的模数转换电路，进一步包括耦合至负载晶体管的感测晶体管，所述感测晶体管向所述第一电路节点提供测量电流，所述负载晶体管向第二电路节点提供负载电流。5.根据权利要求4所述的模数转换电路， 其中，所述期望值取决于所述第二电路节点的电位；以及 其中，所述控制电路被配置成调整在所述寄存器中存储的所述数字寄存器值，从而调整所述参考电流，以使得所述第一电路节点的电位与所述第二电路节点的电位匹配。6.根据权利要求4所述的模数转换电路，其中，所述比较器电路包括 比较器，具有比较器输入和比较器输出；以及 电容器，被耦合在所述输入节点和所述比较器输入之间。7.根据权利要求6所述的模数转换电路，进一步包括 第一开关，将所述第二电路节点与所述电容器的第一端耦合；以及 第二开关，将所述第一电路节点与所述电容器的第一端耦合； 其中，所述电容器的第二端与所述比较器输入连接。8.根据权利要求6所述的模数转换电路，进一步包括第三开关，该开关是可切换的以将在电容器中存储的电荷初始化为取决于所述第二电路节点的电位的值。9.一种电流测量电路,包括 具有感测晶体管和负载晶体管的感测晶体管装置，所述感测晶体管向第一电路节点提供测量电流，所述负载晶体管向第二电路节点提供负载电流； 寄存器，用于存储数字寄存器值； 数模转换器，被配置成根据所述数字寄存器值将所述第一电路节点处的电流设置为参考电流，...

【专利技术属性】
技术研发人员：P博格纳，F库特纳，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：