[發明專利]A/D轉換器

在審

• 申請號: 201911124958.0
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN111200437A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 中村邦彥;藤本悠;根塚智裕
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 鄔少俊

當采樣電容器(Cs)的第一端子連接到節點(Ni)并且采樣電容器的第二端子連接到模擬地時，對輸入信號Vin進行采樣。當采樣電容器的第一端子連接到模擬地并且采樣電容器的第二端子連接到運算放大器(9)的反相輸入端子時，執行電荷轉移操作。當運算放大器的輸出被輸入到量化器(4)時，執行量化。通過基于量化結果將電荷減法單元(6)減去在積分電容器(Cf1，Cf2)中累積的電荷的減法運算重復預定次數來生成最高有效位。在生成最高有效位之后，當通過放大與積分電容器中剩余電荷相對應的電壓來提供的電壓被輸入到子A/D轉換器(7)時，生成最低有效位。最高有效位和最低有效位之和作為輸出信號(DOUT)輸出。在生成最高有效位之后，與子A/D轉換器(7)中的A/D轉換并行地執行積分電容器的電荷的初始化、用于下一次A/D轉換的電荷轉移操作以及最高有效位的生成。

技術領域

本發明涉及一種用于將作為輸入信號的模擬信號轉換為數字值的A/D轉換器。

背景技術

常規地，提出了各種A/D轉換器。例如，JP 2017-50776A(專利文獻1)公開了一種A/D轉換器，該A/D轉換器被配置為通過使用積分電容器對輸入信號進行采樣并根據比較器的輸出從該積分電容器中循序地減去電荷來生成A/D轉換結果。US 6,999,014(專利文獻2)公開了一種通過模擬量化器來改變反饋量的增量Δ型A/D轉換器。

在專利文獻1中公開的配置中，不能輸入超過放大器的操作范圍的輸入電壓。出于這個原因，不允許將電源電壓降低到輸入電壓以下，并且因此不能通過降低電壓來加速處理。此外，在專利文獻2中公開的配置中，在用在差分配置中時，除非輸入信號的公共端子和轉換器的公共端子不匹配，否則放大器的輸入公共端子改變。處于這個原因，使得要輸入的信號受到限制。因此，沒有既實現高速處理又允許寬范圍的輸入信號的常規A/D轉換器。

發明內容

本發明解決了上述問題，并且目的是提供一種能夠實現加速處理并且擴寬輸入電壓范圍的A/D轉換器。

提供了根據本發明的A/D轉換器以用于將作為輸入信號的模擬信號轉換為數字值，并且其包括采樣電容器、積分器、量化器、電荷減法單元和子A/D轉換器。積分器包括運算放大器和在該運算放大器的第一輸入端子和輸出端子之間提供的積分電容器。量化器輸出通過對運算放大器的輸出信號進行量化而提供的量化結果。電荷減法單元包括D/A轉換器和DAC電容器，D/A轉換器基于該量化結果來確定用于減去積分電容器的電荷的DAC電壓，DAC電容器存儲與該DAC電壓相對應的電荷。子A/D轉換器與量化器并聯連接到運算放大器的輸出端子，并在其輸入級具有采樣和保持結構。

具有上述配置的A/D轉換器執行以下操作。即，當采樣電容器的第一端子連接到模擬信號的輸入節點，并且采樣電容器的第二端子連接到A/D轉換器中的模擬地時，對模擬信號進行采樣。當采樣電容器的第一端子連接到模擬地，并且采樣電容器的第二端子連接到運算放大器的第一輸入端子時，由此執行將電荷從采樣電容器轉移到積分電容器的電荷轉移操作。通過將運算放大器的輸出輸入到量化器來執行量化。

通過重復減法運算來生成數字值的最高有效位，在該減法運算中，電荷減法單元基于量化結果減去積分電容器中累積的電荷預定次數。在生成最高有效位之后與積分電容器中剩余的電荷相對應的電壓被放大并被輸入到子A/D轉換器，從而生成數字值的最低有效位。最高有效位和最低有效位之和作為數字值輸出。在上述配置中，在生成所述最高有效位之后，與子A/D轉換器中的A/D轉換并行地初始化積分電容器的電荷，與下一次A/D轉換相關的電荷轉移操作以及生成最高有效位。

在這種情況下，采樣電容器不與積分電容器共享，而是單獨地提供積分電容器。因此，根據上述配置，可以以采樣電容器和積分電容器之比來放大和衰減輸入信號，并且可以實現寬的輸入范圍。在上述配置中，通過執行如上所述的操作，即流水線操作，提高了信號處理操作速度。因此，根據上述配置，可以提供優異的效果，可以實現處理的加速和輸入范圍的擴展。

附圖說明