[發(fā)明專利]積分模數(shù)轉換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510073346.9
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104868918B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 林大湖;李龍燮
• 申請（專利權）人: 美格納半導體有限公司
• 主分類號: H03M1/52
• 分類號: H03M1/52
• 代理公司: 11286 北京銘碩知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 姜長星;王兆賡<國際申請>=<國際公布>

提供一種積分模數(shù)轉換器。根據(jù)呈現(xiàn)的示例，通過將差分放大器合并入積分模數(shù)轉換器中來改進對外部噪聲的抵抗。一些示例還包括同時阻止輸入電壓和基準電壓的部分，從而可最小化開關噪聲并還可穩(wěn)定地提供基準電壓。此外，示例被設計為管理當對模擬輸入值的積分運算完成時可產(chǎn)生的殘留不在額外轉換器中被處理而在控制邏輯本身中被處理，從而減小電路裝置的尺寸。

本申請要求于2014年2月24日在韓國知識產(chǎn)權局提交的第10-2014-0021543號韓國專利申請的權益，為了所有目的，所述申請的整個公開通過引用合并于此。

技術領域

以下描述涉及一種積分模數(shù)轉換器。以下描述還涉及一種被配置為當將模擬輸入信號轉換成數(shù)字輸出信號時抵抗開關噪聲并被配置為降低功耗以改進積分模數(shù)轉換器的積分模數(shù)轉換器。

背景技術

模數(shù)轉換器表示將諸如電壓、電流、溫度、濕度、壓力、通量、速度的模擬物理量或采用連續(xù)范圍的值的另一物理量轉換成具有離散值的數(shù)字信號的裝置。通過使用這樣的數(shù)字信號，算術更容易，結果更準確，信息更易于按需要處理。然而，隨著數(shù)字信號的處理速度增加得越來越大，并且需要模擬信號的高分辨率數(shù)字表示，因此，作為在該情境中使用的核心電路之一的模數(shù)轉換器以高分辨率為特征是有幫助的。

例如，模數(shù)轉換器與傳感器以及計算機和其他相關硬件一起被采用，或者模數(shù)轉換器被布置在傳感器內部。這里，傳感器是將待測量的連續(xù)物理量轉換成具有相應特性(諸如電壓、電流或頻率)的相應電信號的裝置。模數(shù)轉換器用于將電量轉換成可由計算機讀取的并行或串行數(shù)據(jù)流。具體地講，模數(shù)轉換器以快速的速度準確地將模擬信號轉換成數(shù)字信號以執(zhí)行實時數(shù)字信號處理。因而，所述模數(shù)轉換器的性能決定傳感器或整個系統(tǒng)的品質。

關于這樣的模數(shù)轉換器，存在許多種類，諸如系數(shù)近似型、逐次逼近型、閃速模數(shù)轉換器(ADC)和積分器。在這些種類中，積分模數(shù)轉換器以對在初始狀態(tài)下與模擬輸入電壓一起接收的基準電壓進行積分的方式操作，直到積分器的輸出呈現(xiàn)零接地值并且以對積分時間進行計數(shù)的方式操作。因此，與其他模數(shù)轉換器相比，就實現(xiàn)高分辨率、少偏移和少增益誤差而言，積分模數(shù)轉換器作為在傳感器設備或測量設備中提供特定特性的轉換器裝置操作。

如圖1中所示，積分模數(shù)轉換器包括運算放大器10，運算放大器10被配置為接收正基準電壓+V_REF或負基準電壓-V_REF連同輸入電壓V_IN，其輸出連接至電容器C₁。圖1的積分模數(shù)轉換器還包括比較器20，比較器20被配置為與運算放大器10的輸出連接。比較器20具有反相端(-)與運算放大器10的輸出連接并且非反相端(+)接地的特性。

圖1的積分模數(shù)轉換器被配置為在初始重置狀態(tài)下，通過根據(jù)積分器邏輯的開關控制信號進行操作的開關SW，使得運算放大器10通過反相端(-)接收正基準電壓+V_REF或負基準電壓-V_REF連同輸入電壓V_IN。然后，在上升部分(run-up section)期間，由于使用電阻器R₁和電容器C₁，輸入電壓V_IN被充電。然后，當充電完成時，在下降部分(run-down section)期間，根據(jù)開關操作發(fā)生放電。

因此，模擬值輸出在比較器20中被比較的時鐘脈沖。然后，積分邏輯單元30在電容器C₁放電的時間期間對比較器20中輸出的特定頻率的時鐘脈沖進行計數(shù)。因而，當施加到比較器20的反相端(-)的電壓下降到地電平時，比較器20輸出高電平。從而，對以此方式在特定持續(xù)時間內輸出的高電平值進行計數(shù)。

然而，前述積分模數(shù)轉換器呈現(xiàn)出下列問題。