模数转换的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]在微控制器应用(例如工业、汽车、航空等)中，模拟信号可以并发地被转换到数字形式并且被处理。比如，在这样的应用中，多个传感器可以提供关于复杂系统的各种方面的信息，其中传感器在它们的输出处提供模拟信号。随着在各种技术中的演化，期望数目越来越多的模拟通道并发地被转换到数字形式用于处理。在一些情形下，多个模拟通道可以比如各自承载来自多个源的多个模拟信号。
[0002]增加的用于模数转换的模拟输入信号的个数能够导致关于转换的序列的高复杂性程度或导致增加的面积，特别是如果各种模拟输入信号必须在时间中的特定点处采样，其可能甚至在信号与信号之间不同。
[0003]在许多情境下，增加独立ADC模块的个数以允许模拟信号组的独立采样和转换。这也增加成本和复杂性。
[0004]典型地，要被处理的模拟信号的数目上的增加导致增加个数的模数转换器(ADC)的部署。然而，ADC个数的这一增加增加了为给应用提供ADC而消耗的面积的数量，以及增加了为给它们供能而消耗的能量的数量。
【附图说明】
[0005]参考附图示出和图解实施例。附图用于图解基本原理，从而仅用于理解基本原理的必要方面被图解。附图不成比例。在附图中相同的参考符号指示相同的特征。
[0006]图1是依据示例实施方式的示例并行模数转换布置的框图。
[0007]图2是依据示例实施方式的包含输入接口和输出解复用器的示例串行模数转换布置的框图。
[0008]图3是依据示例实施方式的示例串行模数转换布置的示意图。
[0009]图4是依据示例实施方式图解用于提供多个并行模拟输入的模数转换的示例过程的流程图。
[0010]图5示出包括采样阶段和转换阶段的示范性定时图；
图6示出包括基于一个采样阶段的若干转换阶段的序列的示范性定时图；
图7示出包括基于一个采样阶段的若干转换阶段的序列的示范性定时图，其中转换阶段可以特别是不同的。
【具体实施方式】
[0011]概沭
设备和技术的代表性实施方式提供多个并行模拟输入的模数转换。输入接口被布置成串行地组织多个并行模拟输入并且模数转换器(ADC)被布置成顺序地将多个并行模拟输入转换到数字结果。在一个实施方式中，单个ADC被用来将来自多个通道的模拟信号转换到数字形式。
[0012]在一个示例实施方式中，接口由无源部件组成。比如，没有有源部件(例如放大器等)被用在接口的实施方式中。在另一个示例实施方式中，解复用器部件被布置成将ADC的输出导向一个或多个并行输出通道。
[0013]在本文中描述的示例可以针对各种种类的模数转换布置是可应用的。参考示范性模数转换器(ADC)设备或系统讨论技术和设备。实施例可以特别涉及逐次近似(successive-approximat1n) ADC (SA-ADC)设计，涉及各种ADC设备设计、结构等等(例如直接转换ADC、闪速ADC、跃升-比较(ramp-compare) ADC、集成ADC (也被称为双斜率或多斜率ADC)、计数器跃升(counter-ramp) ADC、流水线(pipeline) ADC、西格玛-德尔塔(sigma-delta) ADC、时间交织ADC、中间FM级ADC等)中的任何一个。
[0014]示例实施方式使用多个示例以下被更加详细地解释。尽管这里和以下讨论各种实施方式和示例，但是进一步实施方式和示例可以通过组合个别实施方式和示例的特征和要素是可能的。
[0015]公开了方法。模拟信号在采样保持电路处被采样以形成采样值。采样值被转换以形成第一数字结果。采样值被转换以形成第二数字结果。
[0016]设备包含采样保持电路以及处理单元。采样保持电路被配置成基于模拟信号来形成采样值。处理单元被布置成/用于转换采样值以形成第一数字结果并且被布置成/用于转换采样值以形成第二数字结果。
[0017]公开用于基于模拟信号来提供数字结果的设备。设备包含用于在采样保持电路处采样模拟信号以形成采样值的装置、用于转换采样值以形成第一数字结果的装置、以及用于转换采样值以形成第二数字结果的装置。
[0018]示例:并行ADC布詈
图1示出示例并行模数转换(ADC)布置100的框图，其中在本文中描述的技术、方法和设备可以被应用。模拟信号(AinOJ)到AinN_N)在输入侧上被接收、通过若干ADC 102CADCO到ADC N)被转换，并且数字结果通道(结果0、结果1、和结果N)从ADC 102被输出。在各种实施方式中，任何个数的模拟输入(Ain0_0到AinN_N)可以被任何个数的ADC 102接收。进一步，一个或多个数字结果通道(结果O到结果N)可以被ADC 102中的一个或多个输出。在各种实施方式中，多个ADC 102 (ADC O到ADC N)和/或多个数字结果通道(结果O到结果N)可以由对设备或系统(例如控制器、处理器等)可用的多个输入来确定，所述设备或系统接收转换的数字结果通道(结果O到结果N)。
[0019]数字结果可以被描述为模拟输入的数字近似。比如，数字结果可以包含在时间中的点处和/或在选择的持续时间内与模拟输入的电压或电流的幅值成比例的数字表示。该数字表示可以以各种方式来表达(例如，基数2的二进制码、二进码十进数、电压值、电或光脉冲属性等等)。
[0020]如在图1中示出，并行ADC布置100可以包含多个并行布置的ADC 102。每个ADC可以表示通道，其中模拟输入中的一些(例如，Ain0_0到AinO_N)与通道相关联，ADC 102中的一个或多个(例如，ADC O)与通道相关联，并且一个或多个对应的输出(例如，结果通道:结果O)也与通道相关联。在替选的实施方式中，并行ADC布置100可以包含更少的、额外的、或替选的部件。
[0021]指出的是ADC 102中的每个可以具有相同个数的输入信号；然而，ADC 102中的至少一些可以具有不同个数的输入信号X、Y和z (即AinO_X、Ainl_Y、AinN_Z)。
[0022]在另一个示例中，定时控制信号被传达到ADC 102中的每个，即定时控制信号TC_0被传达到ADC 0、定时控制信号TC_1被传达到ADC I并且定时控制信号TC_N被传达到 ADC No
[0023]示例:串行ADC布詈
在下文中串行ADC布置特别涉及用于顺序转换的ADC布置。
[0024]图2是示例串行模数转换(ADC)布置200的框图。在示例实施方式中，接口 202和单个ADC 102可以替代在并行ADC布置100中的多个并行ADC 102中的一些或所有。比如，在其中带有多个并发模拟输入信号的一个或多个模拟通道要被转换到数字结果的应用中，单个ADC 102可以被采用以转换多个输入信号，其中接口 202被布置成串行地组织多个并行模拟输入。在各种其它实施方式中，可以使用一个或多个串行ADC布置200与一个或多个并行ADC布置100的组合。采用代替并行ADC布置100的串行ADC布置200具有空间(即电路面积)节省和功率节省的优点，除了别的以外。
[0025]在实施方式中，如在图2中示出，示例串行ADC布置200包括多个采样保持(SH)电路204、多路复用器电路(MUX)206、和ADC 102。SH电路204被布置成接收模拟输入信号并且采样信号，从而输出采样值。MUX电路206被布置成从SH电路204接收输出并且例如在单个通道上将它们多路复用成顺序形式。ADC 102可以从MUX电路206顺序地接收采样值，并且将采样值以顺序的次序转换成数字结果。在一个示例中，数字结果以顺序的形式保持作为来自ADC 102的输出，例如依据转换的序列一个结果接着另一个结果。
[0026]在进一步示例实施方式中，串行ADC布置200额外地包含解复用器(DE_MUX) 208。如果包含，则DE-MUX 208解复用来自ADC 102的公共结果通道，并且将数字输出恢复到多个结果通道(结果O到结果N)。针对数字结果中的每个，数字输出被导向与SH电路204等相关联的结果通道，所述数字输出是来自SH电路204中的一个的模拟输入的结果。因此，每个结果通道可以包含至少一个SH电路204和至少一个相关联的输出(例如，结果)。
[0027]如以上讨论，关于串行ADC布置200在本文中描述的技术、部件、和设备不限制到在图2中的图解，并且可以被应用到其它ADC设备和设计而没有脱离本公开内容的范围。在一些情形下，额外或替选的部件可以被用来实施在本文中描述的技术。进一步，在产生数字结果通道(结果O到结果N)时部件可以被布置和/或组合在各种组合中。理解的是串行ADC布置200可以被实施为独立的设备或作为另一个系统的部分(例如与其它部件、系统等集成)。
[0028]参考图2，多个SH电路204中的每个可以被布置成接收一个或多个模拟信号(AinOJ)到AinN_N)。在一个示例实施方式中，SH电路204中的一个或多个可以被布置成接收多个并发模拟输入信号(AinOJ)到AinN_N)。指出的是SH电路204中的每个可以具有相同个数的输入信号；然而，SH电路204中的至少一些可以具有不同个数的输入信号X、Y和Z (即AinO_X、Ainl_Y、AinN_Z)。在一个示例实施方式中，用于每个SH电路204的输入信号被多路复用并且被转发到MUX电路206。
[0029]在另一个示例中，定时控制信号被传达到SH电路204中的每个，即定时控制信号TC_0被传达到SH电路SH 0、定时控制信号TC_1被传达到SH电路SH I并且定时控制信号TC_N被传达到SH电路SH No依据实施例，定时控制信号TC_1到TC_N也被馈送到单元209，其触发转换请求信号到ADC 102。
[0030]在示例实施方式中，SH电路204可以被布置成基于接收的多个模拟信号(Ain0_0到AinN_N)中的至少一个来输出采样值。比如，SH电路204可以采样输入模拟信号(Ain0_0到AinN_N)并且输出