[發明專利]分辨率對采樣與保持信道的數目可互換的模擬－數字轉換器

有效

• 申請號: 200680005768.1
• 申請日: 2006-02-21
• 公開（公告）號: CN101128980A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 蘇密特·K·米特拉;哈里·胡;彼得·席克
• 申請（專利權）人: 密克羅奇普技術公司
• 主分類號: H03M1/46
• 分類號: H03M1/46;H03M1/68;H03M1/80
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王允方;劉國偉

相關專利申請案

本申請案主張2005年2月24日申請的Sumit?K.Mitra、Harry?Hu和Pieter?Schieke的題為“Analog-to-Digital?Converter?With?Interchangeable?Resolution?and?SamplingChannels”的第60/655,933號共同擁有的美國臨時專利申請案的優先權，所述申請案為了所有目的而以引用的方式并入本文中。

技術領域

本揭示案涉及模擬-數字轉換器，更確切地說，涉及具有可互換的分辨率和采樣與保持放大器信道的模擬-數字轉換器。

背景技術

結合用于大量不同的工業和消費應用的數字系統使用模擬-數字轉換器。然而，這些不同的應用要求不同的模擬-數字轉換器配置，例如采樣信道數目和位分辨率。舉例來說，馬達控制裝置可使用4信道10位的模擬-數字轉換器(ADC)，而通用裝置可采用單信道12位的ADC。

一般來說，可將逐步逼近寄存器ADC(SARADC)用于10和12位分辨率轉換。SARADC的成本較低，消耗的操作功率較低，且具有合理的轉換速度。也可結合SAR?ADC使用采樣與保持電路。采樣與保持電路包括電容器和用以將電容器耦合到待轉換的模擬電壓的切換器。將這個模擬電壓進行采樣并保持在電容器中。接著將保持在電容器中的電壓樣本耦合到ADC比較器，以便將模擬電壓轉換成數字表示形式(例如，10或12位)。

SAR?ADC中的電容器可提供兩種功能：采樣和轉換。在采樣階段期間，電容器可存儲待轉換的模擬電壓，例如模擬電壓與內部參考電壓(例如，Vdd/2)之間的電壓差。電容器的電容值在采樣階段期間并不重要。當電容器與內部參考之間的切換器打開時，采樣階段結束且保持階段開始。下一階段是轉換。在轉換階段期間，允許電容器的耦合到電壓比較器的末端浮動(例如，不被驅動)。接著，在逐步逼近過程期間，通過逐步逼近寄存器(SAR)和控制電路將電容器的其它末端以二進制加權群組切換到電壓參考，例如Vrefh或Vrefl(例如，接地或常用電壓)。在此轉換過程期間，電容器的電容值非常重要。電容器的電容值匹配的質量可能會決定SAR?ADC的微分非線性(DNL)和積分非線性(INL)性能。

發明內容

需要一種具有采樣與保持電路的逐步逼近寄存器模擬-數字轉換器(SARADC)，其可容易地針對單采樣信道ADC或多(例如四)采樣信道ADC來配置。需要此種可配置的采樣與保持SARADC可使用大致相同的集成電路布局。根據本揭示案的教示，可通過利用與IC小片上的SAR?ADC電路采樣與保持電容器相關聯的金屬遮罩、可編程熔絲鏈和/或可編程切換器，將集成電路(IC)小片上的SAR?ADC電路配置成：N位的SAR?ADC，例如具有多個采樣信道(例如，四個(4)采樣信道)的10位SARADC，其可用于(例如但不限于)馬達控制應用；或者M位的SARADC(其中M＞N)，例如具有比N位SARADC少的輸入采樣信道(例如，一個(1)采樣信道)的12位SAR?ADC，其可用于(例如但不限于)普通應用。可通過存儲在非易失性存儲器(例如，電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、快閃存儲器等)中的位圖案來控制可編程切換器。因此，相同的可配置SAR?ADC?IC遮罩組布局可用于專門馬達控制和/或較普通的應用。

根據本揭示案的教示，可將與SAR?ADC的電容器區域結合的分別(例如)為位可配置或金屬遮罩可配置的切換器或金屬連接選項連接成單采樣信道12位電容器配置或四采樣信道10位電容器配置。SAR?ADC電路的其它所有部分對于任一配置可以是大致相同的，例如數字-模擬轉換器(DAC)、逐步逼近寄存器(SAR)、ADC控制器、輸入采樣與保持切換器、比較器等。所述SAR?ADC可包括用于低位分辨率的電阻器數字-模擬轉換器(RDAC)與用于高位分辨率的電荷重新分配數字-模擬轉換器(CDAC)結合。這種結合也可稱為“混合SAR?DAC”，且可有利于使用容易在集成電路小片上制造的電路來進行有效、低成本、低功率且快速的模擬-數字轉換。

可預期且在本揭示案范圍內的是，根據本揭示案的多個電容器區域可配置用于各種位分辨率值和采樣與保持信道的數目，且可與使用CDAC的SAR?ADC一起使用。