[發(fā)明專利]電流感測模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換器和使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680002476.2
• 申請日: 2006-01-18
• 公開（公告）號: CN101107760A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 居納爾·甘斯托;阿爾內(nèi)·阿斯
• 申請（專利權）人: 愛特梅爾公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權代理有限責任公司
• 代理人: 王允方;劉國偉

技術領域

本發(fā)明大體上涉及集成電路，且更具體地說，涉及一種用于此類電路中的電流感測模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。

背景技術

在多種電子系統(tǒng)(例如通過可充電電池等供電的系統(tǒng))中，監(jiān)視系統(tǒng)中的電流流動是重要的。重要的是，既能夠快速測量電流以在給定時間監(jiān)視瞬時電流，又能夠以高分辨率精確地測量電流以實現(xiàn)隨著時間精確地累積電荷流動。

另外，需要提供功率節(jié)省模式，以將裝置所消耗的功率最小化。舉例來說，需要在裝置實際上不被使用時將功率最小化。

因此，需要感測電流流動且提供裝置不活動的模式。再一次必須感測和測量此條件。

因此，需要一種用于精確且快速地檢測系統(tǒng)中電流流動的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)和方法應當易于在裝置中實施、為節(jié)省成本的，且容易適用于常規(guī)裝置。

本發(fā)明解決此種需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明揭示一種電流感測模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CS-ADC)。所述電流感測模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包含調(diào)制器，所述調(diào)制器適于感測電流變化且產(chǎn)生過取樣信號。所述轉(zhuǎn)換器進一步包括抽選濾波器系統(tǒng)，所述抽選濾波器系統(tǒng)耦合到調(diào)制器以從所述信號中移除頻帶外噪聲且降低數(shù)據(jù)速率以獲得高分辨率信號。

揭示一種電流感測模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CS-ADC)，其對流動通過外部或內(nèi)部感測電阻器R_SENSE的充電/放電電流進行取樣。來自R_SENSE的樣品由Δ-∑調(diào)制器處理，所述調(diào)制器產(chǎn)生過取樣噪聲整形信號。抽選濾波器系統(tǒng)從此信號中移除頻帶外噪聲，并降低數(shù)據(jù)速率以獲得高分辨率信號。抽選過程被一分為二，以產(chǎn)生具有適合于瞬時電流測量的分辨率和轉(zhuǎn)換時間的瞬時電流輸出以及具有適合于電荷流動累積的轉(zhuǎn)換時間和分辨率的電流輸出信號。

所述CS-ADC還提供規(guī)則電流檢測。規(guī)則電流檢測將來自轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)與由用戶指定的充電/放電閾值電平進行比較。為了節(jié)省功率，提供一種特殊模式，其中用戶配置規(guī)則電流取樣時間間隔。當較小充電或放電電流流動時，這允許以功率節(jié)省模式進行超低功率操作。

附圖說明

圖1展示根據(jù)本發(fā)明的電流感測模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器CS-ADC的方框圖。

圖2說明在頻域中以整數(shù)因數(shù)D來降低取樣率f₅。

圖3說明具有抽選D＝8的正弦濾波器頻率響應的實例。

圖4展示正弦濾波器和級聯(lián)積分器梳狀組合(CIC)實施結(jié)構的方框圖。

圖5展示所述兩個抽選濾波器級的順向CIC實施方案。

圖6展示cadc_d濾波器實施結(jié)構的基本方框圖。

圖7展示規(guī)則電流比較邏輯。

圖8展示狀態(tài)機的狀態(tài)。

圖9a和9b展示來自慢時鐘域的信號之間的同步。

圖10展示CS-ADC同步的時序。

圖11a和11b展示規(guī)則充電/放電寄存器的同步。

圖12展示慢時鐘域中的復位同步。

具體實施方式

本發(fā)明大體上涉及集成電路，且更具體地說，涉及一種用于此類電路中的電流感測模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。呈現(xiàn)以下描述以使得所屬領域的一般技術人員能夠制作和使用本發(fā)明，且在專利申請書和其必要條件的情形中提供以下描述。所屬領域的技術人員將容易了解到對本文描述的優(yōu)選實施例和一般原理及特征所作的各種修改。因此，本發(fā)明不希望限于所展示的實施例，而是根據(jù)符合本文描述的原理和特征的最寬范圍。

電流感測模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CS-ADC)概述

圖1展示根據(jù)本發(fā)明的電流感測模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器CS-ADC100的方框圖。

所述CS-ADC100用于對流動通過外部感測電阻器R_SENSE102的充電或放電電流進行取樣。CS-ADC100可以是各種裝置的一部分，所述裝置例如為微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)碼相機、PDA等。在一個實施例中，CS-ADC100是8位微控制器(由AtmelCorporation制造的ATmega406)的一部分。來自R_SENSE102的樣品由Δ-∑調(diào)制器104處理，所述Δ-∑調(diào)制器104產(chǎn)生過取樣噪聲整形(大多數(shù)噪聲能量具有高頻率)的1位信號。兩個抽選濾波器(CDAC濾波器106)從此信號中移除頻帶外噪聲并降低數(shù)據(jù)速率以獲得高分辨率信號。