[發明專利]用于模數轉換的模擬信號感測方法和模數轉換傳感器裝置

有效

• 申請號: 201380014009.1
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN104170017B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: A·巴納基;R·S·馬達拉;W·吳;K·H·袁;C·潘
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: G11C27/02
• 分類號: G11C27/02;H03M1/04;H03M1/56;G11C11/16
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 唐杰敏

技術領域

本公開一般涉及數據感測和壓縮。本公開尤其涉及模數轉換以及壓縮感測技術。

背景技術

常規的模數(ADC)電路系統(諸如閃速ADC電路系統、Σ-ΔADC電路系統和逐次逼近寄存器(SAR)電路系統)包括復雜的感測機構，諸如梯型比較器和附加的數模轉換器(DAC)電路系統。該復雜電路系統在面積和功率方面增加了器件成本。另外，因為常規的ADC電路系統不原生地執行采樣率壓縮，所以將各種技術(諸如隨機采樣或隨機卷積)用于采樣率和數據壓縮。這同樣增加了功率和面積成本。

發明內容

本公開的各方面包括使用原生壓縮技術的低功率ADC電路系統。可利用器件(諸如自旋轉移矩磁性隧道結(STT-MTJ)器件)的概率性開關特質來執行模數轉換(ADC)和壓縮感測。這些過程可以在沒有附加處理邏輯或轉換器件的情況下被同時執行并且以對于器件的概率性開關特性而言原生的方式執行。經壓縮的信號可被接收機電路系統容易地且可靠地重構。

本公開的各方面提供了超低功率壓縮感測，這對于各種應用(諸如動態心電圖(ECG)監視)而言可以特別有利。在這樣的應用中，ADC技術提供了降低的功耗以及原生的數據壓縮技術，并且還提供了降低的傳輸率、降低的無線電功耗、減少的無線電擁塞、減少的分組丟失和/或減少的存儲開銷。

根據本公開的一方面的一種信號感測方法包括預設概率性傳感器設備的偏置值，相對于偏置對信號進行持續采樣直到概率性傳感器設備達到目標狀態，以及記錄達到目標狀態的時間量。根據本公開的一方面，該方法還包括將偏置值重置為等于當前信號電平以及重置概率性傳感器設備。

根據本公開的一方面的一種傳感器設備包括用于相對于偏置值對信號進行持續采樣直到該傳感器設備相對于偏置電平達到目標狀態的裝置。該設備還包括用于記錄達到目標狀態的時間量的裝置。根據本公開的一方面，該傳感器設備還包括用于在達到目標狀態時將偏置值重置為等于當前信號電平的裝置以及用于在達到目標狀態時重置傳感器設備的裝置。

根據本公開的一方面的一種傳感器裝置包括自旋轉移矩磁性隧道結(STT-MTJ)集群以及耦合到該STT-MTJ集群的計數器電路系統，該STT-MTJ集群被配置成相對于偏置值對信號進行持續采樣直到傳感器設備相對于偏置電平達到目標狀態。計數器電路系統被配置成記錄達到目標狀態的時間量。根據本公開的一方面，該傳感器裝置還包括耦合到STT-MTJ集群的預充電開關電路系統。該預充電開關電路系統被配置成當達到目標狀態時將偏置值重置為等于當前信號電平。根據本公開的一方面，重置電路系統耦合到STT-MTJ集群。該重置電路系統被配置成當達到目標狀態時重置傳感器設備。

這已較寬泛地勾勒出本公開的特征和技術優勢以力圖使下面的詳細描述可以被更好地理解。本公開的其他特征和優點將在下文描述。本領域技術人員應該領會，本公開可容易地被用作改動或設計用于實施與本公開相同的目的的其他結構的基礎。本領域技術人員還應認識到，這樣的等效構造并不脫離所附權利要求中所闡述的本公開的教導。被認為是本公開的特性的新穎特征在其組織和操作方法兩方面連同進一步的目的和優點在結合附圖來考慮以下描述時將被更好地理解。然而要清楚理解的是，提供每一幅附圖均僅用于解說和描述目的，且無意作為對本公開的限定的定義。

附圖說明

在結合附圖理解下面闡述的詳細描述時，本發明的特征、本質和優點將變得更加明顯，在附圖中，相同附圖標記始終作相應標識。

圖1是概念性地解說根據本公開的各方面的切換STT-MTJ的概率與施加給STT-MTJ的開關信號的強度之間的關系的一般示例的圖示。

圖2是概念性地解說根據本公開的各方面的用于進行概率性感測的裝置的高級示意圖。

圖3是概念性地解說根據本公開的各方面的對示例輸入信號的采樣的圖示。

圖4A-4C示出高級框圖，這些高級框圖概念性地解說根據本公開的各方面的被構造為并聯多級單元(MLC)的STT-MTJ的操作。

圖5是概念性地解說根據本公開的各方面的用于進行自適應斜率量化的裝置的高級示意圖。

圖6是解說根據本公開的一方面的用于模數轉換的方法的過程流程圖。

圖7是示出其中可有利地采用本公開的一方面的示例性無線通信系統的框圖。

圖8是解說根據本公開一方面的用于半導體組件的電路、布局以及邏輯設計的設計工作站的框圖。

具體實施方式