[發明專利]包括預充電電路的模數轉換器

有效

• 申請號: 201380046490.2
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN104641561B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: C·P·赫里爾;D·胡默斯托尼;M·施尼
• 申請（專利權）人: 亞德諾半導體集團
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03K17/687
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發振

一種模數轉換器，包括連接到輸入節點的至少一個采樣電容器，和預充電電路，所述預充電電路被配置為使得在所述模數轉換器進入獲取模式之前在采樣節點處的電壓實質匹配輸入電壓，其中所述采樣節點由采樣開關連接到所述輸入節點。

技術領域

本申請涉及包括預充電電路的模數轉換器，用于修改采樣網絡上的電荷。

背景技術

在采樣和轉換周期中運行的模數轉換器(ADC)更新在連續轉換之間采樣電容上存儲的電壓。轉換器的吞吐量可部分受限于將在第N轉換的結束時采樣電容器上存儲的電壓改變為第N+1轉換的合適電壓所需要的時間。

發明內容

根據第一方面，提供了一種模數轉換器，包括連接到輸入節點的至少一個采樣電容器，和預充電電路，所述預充電電路被配置為使得在所述模數轉換器進入獲取模式之前在至少一個采樣電容器的節點處的電壓實質匹配所述輸入節點的輸入電壓，其中所述至少一個采樣電容器由第一采樣開關連接到所述輸入節點。

所述預充電電路可以被間歇供電。所述預充電電路可以包括有源設備，諸如放大器或電壓跟隨器。所述預充電電路可以連接到電壓轉換設備，諸如電容器。

所述輸入電壓可以是在所述輸入節點的電壓的當前值，或者它可以是從較早的時間進行采樣和存儲的值。

在一個實施例中，提供了一種模數轉換器，包括連接到輸入節點的至少一個采樣電容器，和預充電電路，所述預充電電路被配置為監視在輸入節點處的輸入電壓并使得在模數轉換器進入獲取模式之前采樣節點處的電壓實質匹配輸入電壓，其中采樣節點由第一采樣開關連接到實施輸入節點，以及其中所述預充電電路被間歇地供電。

因此，通過減少通過ADC獲取操作誘發的驅動ADC的網絡的干擾可能加速模數轉換器的吞吐量，并因此減少安置(settle out)該干擾所需要的獲取時間。

使用預充電電路降低，并優選地實質上最小化模數轉換器的輸入和模數轉換器的所述或每個樣本點之間的電荷交換。一些ADC設計可包括多個采樣電容器，每一個都可以被視為正被連接到相應的采樣節點。

優選地，所述預充電電路包括運算放大器或差分放大器。運算放大器可被布置為具有輸入端連接到模數轉換器的輸入節點的電壓跟隨器。可替代地，運算放大器可以具有被布置為監視在輸入節點處的電壓的第一輸入和被布置為監測存儲在采樣電容器或在所述至少一個采樣節點處的電壓的第二輸入，以及以這樣的方式連接以便充電采樣電容器或采樣節點的輸出，以便降低在第一和第二輸入端的輸入電壓之間的差。

放大器的第一輸入可直接連接到輸入節點，可經由充當開關或可變阻抗(諸如電壓控制的電阻器，以提供軟開關操作和/或噪聲帶寬控制)的晶體管連接，和/或可以經由電壓電平轉換組件(諸如，電容器)進行連接。放大器的第二輸入端可以通過類似于或等同于關聯所述放大器的第一輸入所使用的配置連接到所述至少一個采樣電容器或所述采樣節點。

該放大器的輸出可由一個預充電電路的輸出開關連接到所述至少一個采樣電容器。因此，當開關處于低阻抗狀態(閉合)時，的放大器輸出可被視為被直接連接到所述至少一個采樣電容器。可替換地，放大器輸出級可以被修改為具有可選的高阻抗狀態。這可以通過脫供電輸出級來實現。

有利地，放大器可提供跨所述模數轉換器的全部輸入范圍的輸出。然而，為了最大限度地減少預充電電路的功率消耗，可希望所述放大器在其中以和模數轉換器的輸入范圍相比的降低電壓電源操作。在這種情況下，放大器的輸出可選擇性地連接到用于執行電壓轉換的電容器的第一板，并且為了方便起見，這種電容器將被稱為電壓轉換電容器。電壓轉換電容器的第二板也可以選擇性地連接到采樣節點。充電電路還可以被提供以充電所述電壓轉換電容器，使得電壓轉換電容器兩端的電壓差存在。該安排可以使得放大器的輸出電壓電平偏移相應于所述電壓轉換電容器兩端的電壓差的電壓?？梢栽O置多個這樣的電容器，與合適的開關電路關聯來連接它們。