[發明專利]采樣保持設備

有效

• 申請號: 200680003014.2
• 申請日: 2006-01-20
• 公開（公告）號: CN101107675A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 羅伯特·J·布雷瓦爾;科林·G·萊登;邁克爾·C·W·科爾恩
• 申請（專利權）人: 模擬裝置公司
• 主分類號: G11C27/02
• 分類號: G11C27/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊生平;楊林森

技術領域

本發明涉及用于采樣信號的方法和設備。

背景技術

通常，數據采集系統執行模擬域和數字域之間的轉換。典型地，這種轉換是通過在瞬時對輸入信號進行采樣，然后對其進行保持，同時進行模擬到數字的轉換過程來執行的。理想化的采樣保持操作獲取信號值的瞬時“快照”。這樣的輸入信號的樣本會包含被加到信號值的瞬時噪聲值。這會影響從模擬到數字域的轉換的準確性。為了減少噪聲的影響，眾所周知的是取信號的多個樣本，數字化每個樣本并找到其算術平均值。但是這樣需要相應更快的模數轉換器。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了一種采樣保持設備，包括：

第一采樣裝置，用于在第一采樣周期期間對第一輸入信號進行采樣，并在第一采樣周期完成后保持所述第一輸入信號的第一樣本；

第二采樣裝置，用于在第二(即不同于第一)采樣周期期間對第一輸入信號進行采樣，并在第二采樣周期完成后保持所述第一輸入信號的第二樣本；以及

其中第一和第二采樣裝置還用于在第一輸出周期期間將第一和第二樣本輸出到組合裝置。

這樣，可以設置多個采樣裝置，亦即有效單獨的采樣保持電路，以在不同的時間點獲得輸入信號的多個樣本，然后設置所述采樣保持電路以便以這樣的方式同時輸出它們的采樣值：導出平均采樣值的模擬表示。在設備僅取第一和第二樣本的情況下，平均值位于第一和第二個值之間。但是也可以看到，由于比例因數的引入，所述“平均值”也可以僅通過將第一和第二個值相加到一起而形成。在這種情況下，根據定義，第一和第二個值的和將是所述平均值的兩倍。然后模擬表示可以通過模數轉換器被轉換到數字域，該模數轉換器不必與現有技術中所需的相應轉換器一樣快，在現有技術中，有多個樣本被獲取并且被數字化，然后在數字域中被平均。

有利的是，每個采樣裝置包括與多個電子控制開關相關聯的采樣電容器。

考慮在采樣裝置之內并且與電容器相關聯的開關，有利的是，可以被認為是“采樣開關”的第一開關用于在所述電容器的采樣期間將該電容器的第一極板連接到輸入信號線，但在其它情況下將所述電容器的第一極板與輸入信號線隔離。第一輸出開關用于在第一輸出周期期間將所述電容器的第一極板連接到第一輸出節點，但在其它情況下將電容器的第一極板與第一輸出節點隔離。在本發明的一些實施例中僅需要這兩個開關，并且所述電容器的第二極板可以永久地連接到參考或接地軌。但是在本發明的優選實施例中還提供了另外兩個開關。可以被認為是“參考”開關的第三開關，用于在所述采樣開關將電容器的第一極板連接到信號輸入線期間選擇性地將該電容器的第二極板連接到接地或參考線，但在其它情況下將電容器的第二極板與接地或參考線隔離。第二輸出開關可以僅在第一輸出周期期間選擇性地將電容器的第二極板連接到第二輸出節點，而在其它情況下使電容器的第二極板與第二輸出節點隔離。

在具有N個采樣裝置的實施例中，所述N個采樣裝置用1到N指示，并且布置用于獲取信號的N個樣本，然后在第一采樣周期中，所述第一采樣裝置的采樣開關和參考開關被閉合(置于低阻抗狀態)，使得通過第一采樣裝置的電容器對輸入信號進行采樣。在第一采樣周期結束時，所述第一采樣裝置的采樣開關和參考開關被斷開(置于高阻抗狀態)，使得采樣信號被保持在所述電容器上。在第二采樣周期期間，所述第二采樣裝置的采樣和參考開關被閉合，以將輸入信號采樣到第二采樣塊的電容器上。然后在第二采樣周期結束時這些開關被斷開，以保持所述采樣信號。該過程可以被重復，直到所有N個采樣裝置均已對信號采樣為止。

優選地所述采樣周期是離散的。但是所述采樣周期可以“重疊”。

優選地，在本發明的第一實施例中，第一和第二(以及任何另外的)采樣裝置中的電容器在第一輸出周期期間被并聯連接，使得所述電容器之間電荷的重新分布使第一輸出節點處的電壓成為第一信號的采樣值的平均值。

優選地，所述電容器具有預定誤差容限之內的相同的值。盡管制造商可以從能夠經由電子開關選擇性地連接在一起的多個電容器當中選擇建立每個電容器，但是為了簡單起見，可以認為所述電容器是單個實體。所述電容器可以有不同的尺寸，以便可以選擇電容器的組合來實現標稱目標尺寸。典型地，所述電容器可以進行二進制加權(基數＝2)或所述電容器可以用小于2的基數加權，從而給出電容器加權方案中的冗余，以克服由制造公差產生的變化。