專利名稱：在模數(shù)轉(zhuǎn)換中使用的利用電荷重分配產(chǎn)生電壓基準(zhǔn)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電容方法和設(shè)備，并特別涉及用于對信號采樣和/或處理的開關(guān)電容方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
很多系統(tǒng)采用開關(guān)電容電路(開關(guān)電容電路使用了電容器和開關(guān))對信號進行采樣和/或處理。例如，在模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)經(jīng)常采用開關(guān)電容電路來對模擬電壓采樣。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)ADC 20的方框圖，現(xiàn)有技術(shù)ADC 20在模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，采用開關(guān)電容電路對模擬電壓采樣。ADC 20包括開關(guān)電容電路22、比較器電路24(此后被稱為比較器24)和控制/輸出電路26(此后被稱為控制電路26)。開關(guān)電容電路22接收差分輸入電壓IN+、IN-(它們分別被通過信號線28、30提供)，并輸出差分輸出電壓CP、CN。差分輸出電壓CP、CN分別被在信號線32、34上提供給比較器24，還給比較器24提供了電源電壓VDD和VSS。比較器24的輸出被通過信號線36提供給控制電路26，控制電路26提供控制信號(用CONTROL代表)，控制信號被在配備給開關(guān)電容電路22的信號線(由信號線38代表)上提供?？刂齐娐?6還提供一個多位的數(shù)字信號DOUT，數(shù)字信號DOUT是ADC 20的輸出。DOUT信號指示差分輸入信號IN+、IN-的大小與差分基準(zhǔn)電壓REF+、REF-的大小相比的比值，差分基準(zhǔn)電壓REF+、REF-被在信號線40、42上提供。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)開關(guān)電容電路22的原理圖。為了清晰，已經(jīng)假設(shè)ADC 20是4位ADC。比較器24被用虛線顯示。開關(guān)電容電路22由兩個電路部分50、52組成。第一部分50包括電容器C1-C4x和開關(guān)S1-S4x、S9。電容器C1-C4分別具有二進制加權(quán)的電容值C/2、C/4、C/8、C/16。電容器C4x具有和C4相同的電容，即C/16，所以C2-C4x的總和電容等于C1的電容。第二部分52包括電容器C5-C8x和開關(guān)S5-S8x、S10。電容器C5-C8分別具有二進制加權(quán)的電容值C/2、C/4、C/8、C/16。電容器C8x具有和C8相同的電容，即C/16，所以C2-C4x的總和電容等于C5的電容。電容器C1、C5與ADC 20的MSB相關(guān)聯(lián)。電容器C4、C8與ADC 20的LSB相關(guān)聯(lián)。開關(guān)電容電路22中的開關(guān)S1-S10受從控制電路26提供的控制信號CONTROL控制。
圖3示出了在控制電路26內(nèi)采用的定時信號。每一個定時信號具有兩個邏輯狀態(tài)，由第一和第二電壓電平代表。定時信號被在相同的時間軸上示出，但是，這不表示一個取得了與其他的不同的電壓電平。
ADC 20如下工作在采樣間隔期間(圖3)，開關(guān)S9被置于閉合狀態(tài)，而開關(guān)S1-S4x被置于分別把每一個電容器C1-C4x連接到電壓IN+的狀態(tài)，從而允許電壓IN+被采樣(相對于電壓CM)到每一個電容器C1-C4x中。此外，開關(guān)S10處于閉合狀態(tài)，并且開關(guān)S5-S8x處于分別把每一個電容器C5-C8x連接到電壓IN-的狀態(tài)，從而允許電壓IN-被采樣(相對于電壓CM)到每一個電容器C5-C8x中。在采樣間隔的末尾(圖3)，開關(guān)S9、S10被打開，從而把電容器C1-C4x、C5-C8x從電壓CM斷開。轉(zhuǎn)換間隔(圖3)跟隨著采樣間隔(圖3)。在轉(zhuǎn)換間隔期間(圖3)，控制電路26依照轉(zhuǎn)換算法，把開關(guān)S1-S4x、S5-S8x置于各種狀態(tài)，并監(jiān)視來自比較器24的結(jié)果輸出信號。注意，轉(zhuǎn)換間隔和采樣間隔在時間上彼此不重疊。最后，在輸出間隔，控制電路26根據(jù)在轉(zhuǎn)換間隔期間(圖3)從比較器24接收到的輸出信號，提供一個多位的數(shù)字輸出信號DOUT。這種類型的ADC通常被稱為逐次逼近ADC。
在電荷重分配轉(zhuǎn)換器中，有必要防止輸出電壓CP、CN超過電源范圍(即＞VDD或＜VSS)，并且，為了簡化比較器24的設(shè)計，人們期望保證CP和CN的共模電壓在轉(zhuǎn)換間隔期間位于比較器的共模范圍內(nèi)。達到此目標(biāo)的一種方式是使得電壓CM的大小等于(VDD+VSS)/2，以使差分輸入電壓IN+、IN-被相對于(VDD+VSS)/2采樣。這樣一個電壓經(jīng)常很容易獲得，即，電壓REF+經(jīng)常大約等于(VDD+VSS)/2。但是，情況并非總是如此。兩人，在一些實例中，REF+大小接近或等于VDD，這對于提高ADC的信噪比是有益的，但是使得REF+不適于用作電壓CM。
因此，經(jīng)常使用額外的電路來產(chǎn)生等于(VDD+VSS)/2的電壓。
圖4是開關(guān)電容電路62的原理框圖，開關(guān)電容電路62包括產(chǎn)生等于(VDD+VSS)/2的電壓的電路。像圖2中那樣，比較器24被用虛線示出。除了增加了兩個電阻器R1、R2之外，開關(guān)電容電路62和開關(guān)電容電路22(圖1)相同，電阻器R1、R2被串聯(lián)在電源電壓VDD、VSS之間。電阻器R1、R2均具有電阻值R，從而在中間接頭處產(chǎn)生的電壓大小等于(VDD+VSS)/2。此外，有教導(dǎo)使用其它的電壓，例如IN+、IN-或REF+、REF-而非VDD、VSS，并且調(diào)整R1和R2的電阻，以在中間接頭上獲取所需電壓。這個電路62的一個缺點是電阻器串R1、R2消耗了大量功率。
雖然有上面所描述的現(xiàn)有技術(shù)開關(guān)電容電路所提供的性能，還是尋求了用于對輸入信號進行采樣和/或處理的其他開關(guān)電容電路。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，系統(tǒng)包含開關(guān)電容電路，該電路包括第一電容器、第二電容器和至少一個開關(guān)，所述至少一個開關(guān)在第一時間間隔期間可操作，以便(1)把所述第一電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間，和(2)把所述第二電容器連接在具有所述第一電壓的所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間，所述第三電壓和所述第二電壓不同，并且，所述至少一個開關(guān)在第二時間間隔期間可操作，以便把所述第一電容器與所述第二電容器并聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，系統(tǒng)包含開關(guān)電容電路，該電路具有多個電容組和至少一個開關(guān)，所述多個電容組中的每一個都具有第一電容器和第二電容器，所述至少一個開關(guān)在第一時間間隔期間可操作，以便(1)把每一個組的所述第一電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間，和(2)把每一個組的所述第二電容器連接在具有所述第一電壓的所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間，所述第三電壓與所述第二電壓不同，并且，所述至少一個開關(guān)在第二時間間隔期間可操作，以便把每一組的所述第一電容器與此組的所述第二電容器并聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方案，系統(tǒng)包含開關(guān)電容電路，該電路具有第一組電容器、第二組電容器和至少一個開關(guān)，所述第一組電容器具有至少一個電容器，所述第二組電容器具有至少一個電容器，所述至少一個開關(guān)在第一時間間隔期間可操作，以便(1)把所述第一組電容器中的每一個電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間，和(2)把所述第二組電容器中的每一個電容器連接在具有所述第一電壓的所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間，所述第三電壓與所述第二電壓不同，并且，所述至少一個開關(guān)在第二時間間隔期間可操作，以便把所述第一組電容器中的每一個電容器與所述第二組電容器中的每一個電容器并聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方案，一種方法包含在第一時間間隔期間，把第一電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間，把第二電容器連接在所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間，所述第三電壓和所述第二電壓不同；和在第二時間間隔期間，把所述第一電容器與所述第二電容器并聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方案，系統(tǒng)包含用于在第一間隔期間，把第一電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間的裝置，和用于在所述第一間隔期間，把第二電容器連接在具有所述第一電壓的所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間的裝置，所述第三電壓與所述第二電壓不同；和用于在第二間隔期間，把所述第一電容器與所述第二電容器并聯(lián)的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方案，系統(tǒng)包含開關(guān)電容電路，該電路具有第一組電容器、第二組電容器和至少一個開關(guān)，所述第一組電容器具有至少一個電容器，所述第二組電容器具有至少一個電容器，所述至少一個開關(guān)在第一時間間隔期間可操作，以便(1)把所述第一組電容器中的至少一個電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間，和(2)把所述第二組電容器中的至少一個電容器連接在具有所述第一電壓的所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間，所述第三電壓與所述第二電壓不同，并且，所述至少一個開關(guān)在第二時間間隔期間可操作，以便把所述第一組電容器中的所述至少一個電容器連接到所述第二組中的所述至少一個電容器，以使跨過所述第一組的所述至少一個電容器的電壓和跨過所述第二組的所述至少一個電容器的電壓變得彼此相等。


圖1是包括開關(guān)電容電路的現(xiàn)有技術(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的原理方框圖；圖2是圖1的開關(guān)電容電路的原理圖；圖3示出了在圖1的控制電路中使用的定時信號；圖4示出了另一種現(xiàn)有技術(shù)開關(guān)電容電路的原理圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的開關(guān)電容電路的原理圖；圖6示出了在圖5的開關(guān)電容電路的控制中使用的定時信號；圖7是具有根據(jù)本發(fā)明實施例的開關(guān)電容電路的ADC的框圖；
圖8是圖7的開關(guān)電容電路的一個實施例的原理圖；圖9示出了在圖7的控制電路的一個實施例中使用的定時信號；圖10是圖7的開關(guān)電容電路的另一個實施例的原理圖；圖11是圖7的開關(guān)電容電路的另一個實施例的原理圖；圖12是圖7的開關(guān)電容電路的另一個實施例的原理圖；和圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的開關(guān)電容電路的原理圖；具體實施例圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的開關(guān)電容電路80的原理圖。開關(guān)電容采樣電路80包括電容器C10A、C10B和開關(guān)S11-S14。在端子82上提供了電壓IN，端子82被連接到開關(guān)S11的第一端子84。開關(guān)S11的第二端子86被連接到電容器C10A的第一極板和電容器C10B的第一極板。電容器C10A的第二極板被耦合到開關(guān)S12的第一端子88，開關(guān)S12的第二端子90被耦合到提供電壓V1的端子92。電容器C10B的第二極板被耦合到開關(guān)S13的第一端子94，開關(guān)S13的第二端子96被耦合到提供電壓V2(不等于V1)的端子98。開關(guān)S14具有第一和第二端子100、102，第一端子100被耦合到電容器C10B的第二極板，第二端子102被耦合到電容器C10A(原文10B筆誤寫錯了)的第二極板。
在此實施例中，開關(guān)S11-S14包含受圖6中所示的定時信號P4-P6控制的“電壓短路(voltage shorting)”型開關(guān)。每一個定時信號P4-P6被在同一時間軸上示出。但是，這不表示一個取得了與其他的不同的電壓電平。
開關(guān)電容電路80如下工作在采樣間隔(圖6)的第一部分110期間，開關(guān)S11被置于閉合狀態(tài)，把電容器C10A、C10B的第一極板均連接到提供輸入電壓IN的端子。開關(guān)S12、S13也被置于閉合狀態(tài)，從而把電容器C10A、C10B的第二極板分別連接到提供V1和V2的端子。在此結(jié)構(gòu)中，電壓IN被(相對于V1)采樣在電容器C10A和(相對于V2)采樣在電容器C10B中。
在采樣間隔(圖6)的第二部分112期間，開關(guān)S12、S13被置于打開狀態(tài)，從而把電容器C10A、C10B的第二極板分別從提供V1和V2的端子斷開。
在采樣間隔(圖6)的第三部分114期間，開關(guān)S14被置于閉合狀態(tài)，從而把電容器C10A的第二極板連接到電容器C10B的第二極板。這樣做使得電容器C10A和C10B相互并聯(lián)。
如果電容器C10A、C10B均具有C/2的電容值，則在此狀態(tài)下，電容器C10A和C10B的第二極板均具有(V1+V2)/2的電壓，并且，每一個電容器C10A、C10B所儲存的電荷量與假如電壓IN被相對于(V1+V2)/2采樣時，電容器C10A、C10B將儲存的電荷量相等。
因此，如果V1、V2分別等于VSS、VDD，則每一個電容器C10A、C10B的第二極板上的電壓等于(VDD+VSS)/2，并且每一個電容器C10A、C10B所儲存的電荷量等于假如電壓IN被相對于(VDD+VSS)/2采樣時，電容器C10A、C10B將儲存的電荷量。這個結(jié)果和現(xiàn)有技術(shù)開關(guān)電容電路22(圖22)、62(圖4)所取得的結(jié)果類似，有助于避免電壓CP、CN的大小超過電源范圍(例如＞VDD或＜VSS)，但是不需要給開關(guān)電容電路80提供等于(VDD+VSS)/2的電壓。
在一些實施例中，開關(guān)S12包含NMOS器件，開關(guān)S13包含PMOS器件，并且開關(guān)S14包含CMOS器件，盡管也可以使用任何其他類型的開關(guān)。
圖7是ADC 120的框圖，ADC 120具有根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的開關(guān)電容電路。ADC 120包括兩個電路部分122、123。第一電路部分包含開關(guān)電容電路122。第二電路部分123包含比較器電路124(此后被稱為比較器124)和控制/輸出電路126(此后被稱為控制電路126)。開關(guān)電容電路122接收差分輸入電壓IN+、IN-(它們分別被通過信號線128、130提供)、差分基準(zhǔn)電壓REF+、REF-(在信號線140、142上提供)和電源電壓VDD和VSS(它們分別被在信號線144、146上提供)。開關(guān)電容電路122產(chǎn)生差分輸出電壓CP、CN，差分輸出電壓CP、CN分別被在信號線132、134上提供給比較器124。比較器124的輸出被通過信號線136提供給控制電路126，控制電路126提供控制信號(用CONTROL代表)，控制信號被在配備給開關(guān)電容電路122的信號線(由信號線138代表)上提供。控制電路126還提供一個多位的數(shù)字信號DOUT，數(shù)字信號DOUT是ADC 120的輸出。DOUT信號指示差分輸入信號IN+、IN-的大小與差分基準(zhǔn)電壓REF+、REF-的大小相比的比值。
圖8是開關(guān)電容電路122的一個實施例的原理圖。開關(guān)電容電路122的這個實施例包括兩個電路部分150、152。第一電路部分150包括多個電容器組C101-C104x和開關(guān)S101-S104x、S109A-S109B、S111。每一個電容器組包括兩個電容器。例如，電容器組C101包括電容器C101A和C101B。電容器組C103包括電容器C103A、C103B。電容器組C104包括電容器C104A、C104B。
每一個電容器組的電容等于該特定組中的電容值的和。例如，電容器組C101的電容等于C/2(即C/4+C/4)。如圖所示，電容器組C101-C104可以分別具有二進制加權(quán)的電容C/2、C/4、C/8、C/16，但是不局限于此。此外，如圖所示，電容器組C104x可以具有等于C104的電容值，以使電容器組C102-C104x的電容的和等于C101的電容，但是不局限于此。
第二開關(guān)電容電路152包括電容器組C105-C108x和開關(guān)S105-S108x、S110A-S110B、S112。和電容器組C101-C104一樣，每一個電容器組包括兩個電容器。如圖所示，電容器組C105-C108可以分別具有二進制加權(quán)的電容值C/2、C/4、C/8、C/16，但是不局限于此。此外，如圖所示，電容器組C108x可以具有等于C108的電容值，以使電容器組C106-C108x的電容的和等于C105的電容，但是不局限于此。
開關(guān)電容電路122中的開關(guān)受從控制電路126提供的控制信號CONTROL控制。
開關(guān)S101-S108x彼此相同。每一個均具有三個工作狀態(tài)。例如，開關(guān)S101把相關(guān)聯(lián)的電容器組C101連接到IN+、REF+或REF-。開關(guān)S105把相關(guān)聯(lián)的電容器組C105連接到IN-、REF+或REF-，諸如此類。
圖9示出了在控制電路126內(nèi)采用的定時信號P7-P9。定時信號P7-P9中的每一個均具有兩個邏輯狀態(tài)，由第一和第二電壓電平代表。這些定時信號僅僅是被實際使用的那些信號的代表；具體來說，為了方便，即使是在控制三態(tài)開關(guān)時，也使用兩個狀態(tài)信號，并且，通過顯式的陳述，或使用的上下文，任何模糊性將會清晰。定時信號P7-P9被在同一時間軸上顯示，但是，這不表示一個取得了與其他的不同的電壓電平。
工作如下。在采樣間隔(圖9)的第一部分180期間，開關(guān)S101-S104x被置于把每一個電容組C101-C104x分別連接到電壓IN+的狀態(tài)。開關(guān)S109A被置于閉合狀態(tài)，從而把電容器C101A-C104xA中的每一個的第二極板連接到VSS。開關(guān)S109B被置于閉合狀態(tài)，從而把電容器C101B-C104xB中的每一個的第二極板連接到電壓VDD。在此結(jié)構(gòu)中，電壓IN+被(相對于電壓VSS)采樣在每一個電容器C101A-C104xA中，并被(相對于電壓VDD)采樣在每一個電容器C101B-C104xB中。此外，開關(guān)S105-S108x被置于把電容器組C105-C108x中的每一個分別連接到電壓IN-的狀態(tài)。開關(guān)S110A被置于閉合狀態(tài)，從而把電容器C105A-C108xA中的每一個連接到VSS。開關(guān)S110B被置于閉合狀態(tài)，從而把電容器C105B-C108xB中的每一個的第二極板連接到電壓VDD。利用此結(jié)構(gòu)，電壓IN-被(相對于電壓VSS)采樣在電容器C105A-C108xA中的每一個中，并被(相對于VDD)采樣在電容器C105B-C108xB中的每一個中。
在采樣間隔(圖9)的第二部分182期間，開關(guān)S109A-S110A、S109B-S110B被同時置于打開狀態(tài)，從而把電容器C101A-C108xA的第二極板從提供VSS和VDD的端子分別斷開。(附圖8有錯誤，C105B的第二極板引出的線和S110A電氣上本應(yīng)不連接，所以交叉部分多了一個表示連接的點)在采樣間隔(圖9)的第三部分184期間，開關(guān)S111被置于閉合狀態(tài)，從而把電容器C101A-C104xA的第二極板連接到電容器C101B-C104xB的第二極板。在此結(jié)構(gòu)中，這些電容器C101B-C104xB中的每一個的第二極板等于(VDD+VSS)/2，并且，電容器C101A-C104xA、C101B-C104xB中的每一個所儲存的電荷量等于假如電壓IN+被相對于(VDD+VSS)/2采樣時，電容器C101A-C104xA、C101B-C104xB將儲存的電荷量。此外，開關(guān)S112被置于閉合狀態(tài)，從而把電容器C105A-C108xA的第二極板連接到電容器C105B-C108xB的第二極板。在此結(jié)構(gòu)中，電容器C105A-C108xA、C105B-C108xB中的每一個的第二極板等于(VDD+VSS)/2，并且，電容器C105A-C108xA、C105B-C108xB中的每一個所儲存的電荷量等于假如電壓IN-被相對于(VDD+VSS)/2采樣時，電容器C105A-C108xA、C105B-C108xB將儲存的電荷量。
轉(zhuǎn)換間隔186(圖9)跟隨著采樣間隔。在轉(zhuǎn)換間隔186期間，控制電路126依照轉(zhuǎn)換算法，把開關(guān)S101-S104x、S105-S108x置于各種狀態(tài)，并監(jiān)視來自比較器124的結(jié)果輸出信號。最后，在輸出間隔188(圖9)期間，控制電路126根據(jù)在轉(zhuǎn)換間隔186期間(圖9)從比較器124接收到的輸出信號，提供一個多位的數(shù)字輸出信號DOUT。多位的數(shù)字輸出可以是并行數(shù)據(jù)的形式、串行數(shù)據(jù)的形式或其組合形式。并行數(shù)據(jù)例如通過多條信號線提供，串行數(shù)據(jù)例如通過單條信號線提供，組合形式例如一些并行數(shù)據(jù)和一些串行數(shù)據(jù)。
盡管每一個電容器組被示出具有兩個電容器，但是，電容器組可以具有任意數(shù)目的電容器。此外，在電容器組內(nèi)的電容器在數(shù)值上不需要彼此相同。而且，盡管上面的實施例示出了實際上被相對于(VDD+VSS)/2采樣的電壓，但是本發(fā)明不局限于此。例如，其他的實施例可以實際上相對于任何一個電壓或幾個電壓對電壓進行采樣。
盡管比較器124的輸入被示出在采樣間隔期間(圖9)連接到開關(guān)電容電路122，但是在采樣間隔期間這樣的連接不是必須的。例如，在一些實施例中，比較器124的輸入在采樣間隔期間被從開關(guān)電容電路斷開，并且可以被連接或不被連接到另一個端子(該端子可以提供另一個電壓)。
圖10是開關(guān)電容電路122的另一個實施例的原理圖。開關(guān)電容電路122的這個實施例包括兩個電路部分250、252。第一電路部分250包括多個電容器C201-C204x和開關(guān)S201-S204x、S209A-S109B。如圖所示，電容器C202-C204可以分別具有二進制加權(quán)的電容值C/2、C/4、C/8、C/16，但是不局限于此。此外，如圖所示，電容器204x可以具有等于C204的電容，以使C202-C204x的電容的和等于C201的電容，但是不局限于此。第二電路部分252包括多個電容器C205-C208x和開關(guān)S205-S208x、S210A-S210B。如圖所示，電容器C205-C208x可以分別具有二進制加權(quán)的電容值C/2、C/4、C/8、C/16，但是不局限于此。此外，如圖所示，電容器C208x可以具有等于C208的電容值，以使電容器C206-C208x的電容的和等于C205的電容，但是不局限于此。
開關(guān)電容電路122的這個實施例如下工作。在采樣間隔180(圖9)的第一部分期間，開關(guān)S201-S204x被置于把第一電路部分250的電容器C201-C204x中的每一個分別連接到電壓IN+的狀態(tài)。開關(guān)S209A被置于閉合狀態(tài)，從而把每一個第一組電容器的第二極板，即電容器C202-C204x的第二極板接到VSS。開關(guān)S209B被置于閉合狀態(tài)，從而把這些電容器的第二組的第二極板，即電容器C201的第二極板連接到電壓VDD。在此結(jié)構(gòu)中，電壓IN+被(相對于電壓VSS)采樣在第一組電容器，即電容器C202-C204x中的每一個中，并被(相對于電壓VDD)采樣在第二組電容器，即電容器C201中。此外，開關(guān)S205-S208x被置于把第二電路部分252中的電容器C205-C208x中的每一個分別連接到電壓IN-的狀態(tài)。開關(guān)S210A被置于閉合狀態(tài)，從而把這些電容器的第一組中的每一個，即C206-C208x的第二極板連接到VSS。開關(guān)S210B被置于閉合狀態(tài)，從而把這些電容器的第二組，即C205的第二極板連接到電壓VDD。在這個結(jié)構(gòu)中，電壓IN-被(相對于電壓VSS)采樣到電容器C206-C208x中的每一個中，并且被(相對于電壓VDD)采樣到電容器C205中。
在采樣間隔(圖9)的第二部分182期間，開關(guān)S209A-S210A、S209B-S210B被同時置于打開狀態(tài)，從而把電容器C201-C208x的第二極板從提供VSS和VDD的端子斷開。
在采樣間隔(圖9)的第三部分184期間，開關(guān)S211被置于閉合狀態(tài)，從而把電容器C201的第二極板連接到電容器C202-C204x的第二極板。在此結(jié)構(gòu)中，這些電容器C201-C204x中的每一個的第二極板等于(VDD+VSS)/2，并且，電容器C201-C204x中的每一個所儲存的電荷量等于假如電壓IN+被相對于(VDD+VSS)/2采樣時，電容器C201-C204x將儲存的電荷量。此外，開關(guān)S212被置于閉合狀態(tài)，從而把電容器C205的第二極板連接到電容器C206-C208x的第二極板。在此結(jié)構(gòu)中，這些電容器C205-C208x中的每一個的第二極板等于(VDD+VSS)/2，并且，電容器C205-C208x中的每一個所儲存的電荷量等于假如電壓IN-被相對于(VDD+VSS)/2采樣時，電容器C205-C208x將儲存的電荷量。
盡管上面所示出的開關(guān)電容電路122的各種實施例均具有差分結(jié)構(gòu)，但是，本發(fā)明不局限于此。因此，一些實施例可以采用單端結(jié)構(gòu)。例如，圖11、圖12示出了圖7的開關(guān)電容電路進一步的實施例。除了圖11的實施例的是接收單獨輸入IN的單端結(jié)構(gòu)以外，圖11的實施例和圖8的實施例相同。除了圖12的實施例是接收單獨輸入IN的單端結(jié)構(gòu)以外，圖12的實施例和圖10的實施例相同。
這里所使用的術(shù)語“開關(guān)”被定義成任何類型的開關(guān)。開關(guān)可以包含一個或更多個起到開關(guān)作用的元件。例如，開關(guān)可以包括但是不限于一個或更多個有源元件(例如一個或更多個晶體管)，并且可以但是不限于采用MOS技術(shù)。
這里所使用的術(shù)語“電容器”被定義成任何類型的電容器。電容器可以包括一個或更多個提供電容的元件。例如，電容器可以包括但是不限于如下電容器金屬、多晶硅和雙多晶硅、金屬-金屬、金屬-多晶、多晶擴散、半導(dǎo)體、結(jié)電容器、平行平板技術(shù)、臨近導(dǎo)體、邊緣場電容器和/或它們的任意組合。
盡管上面所描述的電容器組具有二進制加權(quán)的電容值，但是這不是一個要求。例如，一些實施例可以具有四個具有平均加權(quán)的電容值的電容器組，例如C/4、C/4、C/4、C/4。
此外，盡管上面所描述的DOUT信號指示了差分輸入信號IN+、IN-的大小與差分基準(zhǔn)電壓REF+、REF-的大小相比的比值，但是ADC不局限于此。例如，DOUT信號可以簡單地代表和輸入信號的大小有關(guān)的一個值，例如與輸入信號的大小成比例的一個值。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，盡管上面的各種實施例示出了給比較器124(它是一種類型的放大器)提供一個或更多個信號的開關(guān)電容電路，但是，這里所描述的開關(guān)電容電路與其他類型的電路結(jié)合也是有用的，其他類型的電路例如非比較器類型的放大器。例如，在一些實施例中，開關(guān)電容電路給一個或更多個非比較器類型的放大器提供一個或更多個信號。
此外，盡管圖8、圖10中所示的開關(guān)電容電路122的實施例適于4位ADC，但是這些實施例僅僅是說明性質(zhì)的。本發(fā)明不局限于4位ADC。事實上，如上所述，在很多系統(tǒng)中使用了開關(guān)電容技術(shù)。因此，上面所描述的開關(guān)電容電路和技術(shù)不局限于逐次逼近ADC，甚至不局限于一般的ADC，而是可以在任何類型的系統(tǒng)中使用。
注意，除非另外說明，諸如“包含”、“具有”、“包括”的術(shù)語及其所有形式被認為是開放式的，所以不排除額外的元件和/或特征。
還要注意，除非另有說明，諸如“對...響應(yīng)”、“基于”、“依照”的短語，分別意味著“至少對...響應(yīng)”、“至少基于”、和“至少依照”，所以不排除對多于一個事情做出響應(yīng)，基于多于一個事情，或依照多于一個事情。
此外，除非另外說明，“連接到”意味著“直接連接到”或“間接連接到”。此外，盡管電容器C10A、C10B被示出相互之間直接連接(忽略開關(guān)S14)，但是本發(fā)明不局限于直接的連接。例如，在另外的實施例中，可能有一個或幾個電阻和/或一個或更多個開關(guān)與電容器C10A、C10B串聯(lián)，例如如圖13所示，但是不限于此，圖13是開關(guān)電容電路的另一個實施例280的原理圖。除了圖13的實施例還包括電阻器R200、R201，并且用兩個開關(guān)S211A、S211B替代了開關(guān)S11以外，圖13的實施例與圖5的實施例相同。和開關(guān)S11一樣，例如，開關(guān)S211A、S211B在第一采樣間隔期間可以被置于閉合狀態(tài)，并且，它們在第二和第三采樣間隔期間，可以保持處于閉合狀態(tài)。
雖然已經(jīng)示出并描述了各種實施例，但是，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員將理解，本發(fā)明不局限于這些被作為例子給出的實施例，并且，不偏離本發(fā)明的精神和范圍，可以做出各種改變和修改。因此，本發(fā)明僅受所附權(quán)利要求及其等效物限制。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包含開關(guān)電容電路，包括第一電容器、第二電容器，和至少一個開關(guān)，所述至少一個開關(guān)在第一時間間隔期間可操作，以便(1)把所述第一電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間，和(2)把所述第二電容器連接在具有所述第一電壓的所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間，所述第三電壓和所述第二電壓不同，并且，所述至少一個開關(guān)在第二時間間隔期間可操作，以便把所述第一電容器和所述第二電容器分布從所述第二和第三信號線斷開，并把所述第一電容器與所述第二電容器并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，在所述第一間隔期間，所述第一電容器相對于所述第二電壓采樣所述第一電壓，并且，所述第二電容器相對于所述第三電壓采樣所述第一電壓，并且，在所述第二間隔期間，跨過所述第一電容器的電壓和跨過所述第二電容器的電壓變得彼此相等。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，至少一個開關(guān)包含開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可操作，把第一電容器和第二電容器連接到從包括第一電壓、第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓的組中選擇出的一個電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第一電容器具有第一電容值，并且第二電容器具有第二電容值，所述第一電容器值與所述第二電容值基本相等。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電容器和所述第二電容器被構(gòu)造成與第二電路并聯(lián)，所述第二電路還具有一個或更多個提供多位數(shù)字信號的輸出線，所述多位數(shù)字信號代表了和第一信號線的信號成比例的一個值。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，開關(guān)電容電路具有提供輸出信號的輸出線，并且其中，所述系統(tǒng)還包含放大器，所述放大器具有耦合到所述開關(guān)電容電路的所述輸出線的輸入線。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，開關(guān)電容電路具有提供輸出信號的輸出線，并且其中，所述系統(tǒng)還包含比較器，具有耦合到所述開關(guān)電容電路的輸出線的輸入線；并且比較器還具有提供輸出信號的輸出線；和控制電路，具有耦合到所述比較器的所述輸出線的輸入線，并且控制電路還具有至少一個耦合到所述開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的輸出線，以便給所述開關(guān)電容電路的所述至少一個開關(guān)提供至少一個控制信號，所述控制電路還具有一個或更多個提供多位數(shù)字信號的輸出線。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電容器和所述第二電容器在至少一種工作狀態(tài)下都被連接到所述開關(guān)電容電路的所述輸出線。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，由控制電路提供的多位數(shù)字信號包含代表所述第一電壓的多位信號。
10.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的多位數(shù)字信號指示了第一信號的大小與基準(zhǔn)電壓的大小的比值。
11.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的多位數(shù)字信號包含在轉(zhuǎn)換間隔期間響應(yīng)所述比較器的輸出信號而產(chǎn)生的多位數(shù)字信號。
12.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的至少一個控制信號包含在轉(zhuǎn)換間隔期間，響應(yīng)從比較器接收到的輸出信號而產(chǎn)生的至少一個控制信號。
13.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述比較器具有第一電源端子和第二電源端子，所述第一電源端子接收與所述第二電壓基本相等的電壓，并且，所述第二電源端子接收與所述第三電壓基本相等的電壓。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電容器具有第一極板和第二極板，所述第二電容器具有第一極板和第二極板，并且，所述至少一個開關(guān)包含至少一個在所述第一間隔期間可操作的開關(guān)，以便(1a)把所述第一電容器的所述第一極板連接到具有所述第一電壓的所述第一信號線，(1b)把所述第一電容器的所述第二極板連接到具有所述第二電壓的所述第二信號線，(2a)把所述第二電容器的所述第一極板連接到具有所述第一電壓的所述第一信號線，和(2b)把所述第一電容器的所述第二極板連接到具有所述第三電壓的所述第三信號線，并且，所述至少一個開關(guān)在所述第二間隔期間可操作，以便把所述第一電容器的所述第二極板連接到所述第二電容器的所述第二極板。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個開關(guān)包含第一開關(guān)，在所述第一間隔期間可操作，以便把所述第一電容器的所述第一極板連接到所述第一信號線；第二開關(guān)，在所述第一間隔期間可操作，以便把所述第一電容器的所述第二極板連接到所述第二信號線，并且在所述第二間隔期間可操作，以便把所述第一電容器的所述第二極板從所述第二信號線斷開；第三開關(guān)，在所述第一操作期間可操作，以便把所述第二電容器的所述第一極板連接到所述第一信號線；第四開關(guān)，在所述第一間隔期間可操作，以便把所述第二電容器的所述第二極板連接到所述第三信號線，并且在所述第二間隔期間可操作，以便把所述第二電容器的所述第二極板從所述第三信號線斷開；和第五開關(guān)，在所述第一間隔期間可操作，以便把所述第一電容器的所述第二極板從所述第二電容器的所述第二極板信號線斷開，并且在所述第二間隔期間可操作，以便把所述第一電容器的所述第二極板連接到所述第二電容器的所述第二極板。
16.一種系統(tǒng)，包含開關(guān)電容電路，具有多個電容器組和至少一個開關(guān)，所述多個電容器組中的每一個均具有第一電容器和第二電容器，所述至少一個開關(guān)在第一時間間隔期間可操作，以便(1)把每一個組的所述第一電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間，和(2)把每一個組的所述第二電容器連接在具有所述第一電壓的所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間，所述第三電壓與所述第二電壓不同，并且，所述至少一個開關(guān)在第二時間間隔期間可操作，以便把每一個組的所述第一電容器與該組的所述第二電容器并聯(lián)。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)電容電路具有提供輸出信號的輸出線，并且其中，所述系統(tǒng)還包含具有耦合到所述開關(guān)電容電路的所述輸出線的輸入線的第二電路，并且，所述第二電路還具有一個或更多個提供多位數(shù)字信號的輸出線，所述多位數(shù)字信號代表和所述第一信號成比例的一個值。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)電容電路具有提供輸出信號的輸出線，并且其中，所述系統(tǒng)還包含放大器，所述放大器具有耦合到所述開關(guān)電容電路的所述輸出線的輸入線。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)電容電路具有提供輸出信號的輸出線，并且其中，所述系統(tǒng)還包含比較器，它具有耦合到所述開關(guān)電容電路的所述輸出線的輸入線，并且還具有提供輸出信號的輸出線；和控制電路，它具有耦合到所述比較器的所述輸出線的輸入線，并且還具有至少一個耦合到所述開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的輸出線，以便給所述開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)提供至少一個控制信號，所述控制電路還具有一個或更多個提供多位數(shù)字信號的輸出線。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述多個電容器組中的每一個的所述第一電容器和所述第二電容器在至少一種工作狀態(tài)下都被連接到所述開關(guān)電容電路的所述輸出線。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的所述多位數(shù)字信號包含代表所述第一電壓的多位信號。
22.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的所述多位數(shù)字信號指示了所述第一信號的大小與基準(zhǔn)電壓的大小的比值。
23.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的所述多位數(shù)字信號包含在轉(zhuǎn)換間隔期間響應(yīng)所述比較器的所述輸出信號而產(chǎn)生的多位數(shù)字信號。
24.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的所述至少一個控制信號包含在轉(zhuǎn)換間隔期間，響應(yīng)從所述比較器接收到的所述輸出信號而產(chǎn)生的至少一個控制信號。
25.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述比較器具有第一電源端子和第二電源端子，所述第一電源端子接收與所述第二電壓基本相等的電壓，并且，所述第二電源端子接收與所述第三電壓基本相等的電壓。
26.一種系統(tǒng)，包含開關(guān)電容電路，具有第一組電容器、第二組電容器和至少一個開關(guān)，所述第一組電容器具有至少一個電容器，所述第二組電容器具有至少一個電容器，所述至少一個開關(guān)在第一時間間隔期間可操作，以便(1)把所述第一組電容器中的每一個電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間，和(2)把所述第二組電容器中的每一個電容器連接在具有所述第一電壓的所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間，所述第三電壓與所述第二電壓不同，并且，所述至少一個開關(guān)在第二時間間隔期間可操作，以便把所述第一組電容器中的每一個電容器與所述第二組電容器中的每一個電容器并聯(lián)。
27.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)電容電路具有提供輸出信號的輸出線，并且其中，所述系統(tǒng)還包含具有耦合到所述開關(guān)電容電路的所述輸出線的輸入線的第二電路，并且，所述第二電路還具有一個或更多個提供多位數(shù)字信號的輸出線，所述多位數(shù)字信號表示代表所述第一信號的一個值。
28.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)電容電路具有提供輸出信號的輸出線，并且其中，所述系統(tǒng)還包含放大器，所述放大器具有耦合到所述開關(guān)電容電路的所述輸出線的輸入線。
29.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)電容電路具有提供輸出信號的輸出線，并且其中，所述系統(tǒng)還包含比較器，它具有耦合到所述開關(guān)電容電路的所述輸出線的輸入線，并且還具有提供輸出信號的輸出線；和控制電路，它具有耦合到所述比較器的所述輸出線的輸入線，并且還具有至少一個耦合到所述開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的輸出線，以便給所述開關(guān)電容電路提供至少一個控制信號，所述控制電路還具有一個或更多個提供多位數(shù)字信號的輸出線。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組電容器中的每一個電容器和所述第二組電容器中的每一個電容器在至少一種工作狀態(tài)下均被連接到所述開關(guān)電容電路的所述輸出線。
31.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的所述多位數(shù)字信號包含代表所述第一電壓的多位信號。
32.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的所述多位數(shù)字信號指示了所述第一信號的大小與基準(zhǔn)電壓的大小的比值。
33.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的所述多位數(shù)字信號包含在轉(zhuǎn)換間隔期間響應(yīng)所述比較器的所述輸出信號而產(chǎn)生的多位數(shù)字信號。
34.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，由所述控制電路提供的所述至少一個控制信號包含在轉(zhuǎn)換間隔期間，響應(yīng)從所述比較器接收到的所述輸出信號而產(chǎn)生的至少一個控制信號。
35.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，所述比較器具有第一電源端子和第二電源端子，所述第一電源端子接收與所述第二電壓基本相等的電壓，并且，所述第二電源端子接收與所述第三電壓基本相等的電壓。
36.一種系統(tǒng)，包含開關(guān)電容電路，具有第一組電容器、第二組電容器和至少一個開關(guān)，所述第一組電容器具有至少一個電容器，所述第二組電容器具有至少一個電容器，所述至少一個開關(guān)在第一時間間隔期間可操作，以便(1)把所述第一組電容器中的至少一個電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間，和(2)把所述第二組電容器中的至少一個電容器連接在具有所述第一電壓的所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間，所述第三電壓與所述第二電壓不同，并且，所述至少一個開關(guān)在第二時間間隔期間可操作，以便把所述第一組電容器的所述至少一個電容器連接到所述第二組的所述至少一個電容器，以使跨過所述第一組電容器的所述至少一個電容器的電壓和跨過所述第二組的所述至少一個電容器的電壓變得彼此相等。
37.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個開關(guān)還可操作，以便在把所述第一組的所述至少一個電容器連接到所述第二組的所述至少一個電容器之前，把所述第一組的所述至少一個電容器從具有所述第二電壓的所述第二信號線斷開，并把所述第二組的所述至少一個電容器從具有所述第三電壓的所述第三信號線斷開。
38.一種方法，包含在第一時間間隔期間，把第一電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間，把第二電容器連接在所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間，所述第三電壓和所述第二電壓不同；和在第二時間間隔期間，把所述第一電容器與所述第二電容器并聯(lián)。
39.一種系統(tǒng)，包含用于在第一間隔期間，把第一電容器連接在具有第一電壓的第一信號線和具有第二電壓的第二信號線之間的裝置，和用于在所述第一間隔期間，把第二電容器連接在具有所述第一電壓的所述第一信號線和具有第三電壓的第三信號線之間的裝置，所述第三電壓與所述第二電壓不同；和用于在第二間隔期間，把所述第一電容器與所述第二電容器并聯(lián)的裝置。
40.一種相對于第一電壓對模擬輸入信號采樣而不產(chǎn)生所述第一電壓的方法，所述方法包含相對于至少兩個不同的基準(zhǔn)電壓，同時對所述輸入信號采樣，以產(chǎn)生至少兩個采樣值；和組合所述至少兩個采樣值，以產(chǎn)生相對于所述第一電壓的單個采樣值，所述單個采樣值是所述至少兩個基準(zhǔn)電壓的固定組合。
41.一種方法，把模擬輸入信號相對于第一電壓采樣到開關(guān)電容電路上而不要求所述第一電壓存在，所述方法包含把所述輸入信號相對于第二電壓采樣到第一電容器上；和把所述輸入信號相對于第三電壓采樣到第二電容器上；和把所述第二和第三電壓分別從所述第一和第二電容器斷開，以使所述第一和第二電容器均具有浮動電容器極板；和把所述第一和第二電容器的所述浮動電容器極板相互連接，以產(chǎn)生所述輸入信號相對于所述第一電壓的采樣值，所述采樣值是所述第二和第三電壓的固定組合。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述第一和第二電容器具有相等的電容，并且所述第二和第三電壓分別是外電源電壓Vdd和Vss，并且，所述輸入信號相對于所述第一電壓的所述采樣值是相對于(Vdd+Vss)/2的采樣值。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述第一和第二電容器具有相等的電容，并且所述第二和第三電壓分別是外電源電壓REF+和REF-，并且，所述輸入信號相對于所述第一電壓的所述采樣值是相對于(REF++REF-)/2的采樣值。
44.一種方法，把模擬輸入信號相對于第一電壓采樣到開關(guān)電容電路上而不要求所述第一電壓存在，所述方法包含把所述輸入信號采樣到多個電容器中的每一個上，每一個電容器相對于多個基準(zhǔn)電壓之一對所述輸入信號采樣；和把所述多個電容器中的所述每一個從其相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓斷開，以使所述多個電容器中的每一個均具有浮動電容器極板；和連接來自所述多個電容器的一組電容器的所述浮動電容器極板，以產(chǎn)生所述輸入信號相對于所述第一電壓的最終輸入采樣值，所述最終輸入采樣值是在浮動電容器極板被連接的所述組中，先把每一個電容器的相應(yīng)基準(zhǔn)電壓與該電容器電容的乘積針對所述組中所有的電容器求和，再除以所述組電容器的總電容。
45.一種方法，把任意輸入電壓相對于第一電壓采樣到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電容器陣列上，所述第一電壓在所述轉(zhuǎn)換器中不存在，所述方法包含把所述輸入電容器陣列劃分成第一和第二子陣列，和相對于第二電壓，把所述輸入電壓采樣在所述第一子陣列上，和相對于第三電壓，把所述輸入電壓采樣在所述第二子陣列上，和把所述第一和第二子陣列分別從所述第二和第三電壓斷開，以便為第一子陣列產(chǎn)生浮動節(jié)點和為第二子陣列產(chǎn)生浮動節(jié)點，和把所述第一子陣列的所述浮動節(jié)點連接到所述第二子陣列的所述浮動節(jié)點以產(chǎn)生單個陣列和新的采樣值，其中，所述輸入電壓事實上被相對于所述第一電壓采樣，所述第一電壓是所述第二和第三電壓的固定組合。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述第一和第二電容器子陣列電容值相等，并且，所述第二和第三電壓分別是外電源Vdd和Vss，并且，所述新采樣值是相對于(Vdd+Vss)/2的采樣值。
47.一種方法，把任意輸入信號相對于第一電壓采樣到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電容器陣列上，所述第一電壓在所述轉(zhuǎn)換器中不存在，其中，所述輸入電容器陣列由多個電容器組構(gòu)成，每一個電容器組包含至少兩個電容器，所述方法包含相對于第二電壓，把所述輸入信號采樣在每一個電容器組的所述至少兩個電容器的第一個上，和相對于第三電壓，把所述輸入信號采樣在每一個電容器組的所述至少兩個電容器的第二個上，和把所述第二和第三電壓從每一個電容器組的所述所有電容器斷開，以便為所述電容器組中的每一個電容器產(chǎn)生一個浮動電容器極板；和把每一個組中的所有所述浮動電容器端連接在一起，在每一個電容器組中形成至少兩個并聯(lián)的電容器，所述至少兩個并聯(lián)的電容器形成了新的采樣值，其中，所述輸入信號事實上被相對于所述第一電壓采樣，所述第一電壓是所述第二和第三電壓的固定組合。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中，所述多個電容器組中的每一個均具有兩個具有基本相同的電容的電容器，并且，所述第二和第三電壓分別是外電源電壓Vdd和Vss，并且其中，所述新采樣值是所述輸入信號相對于(Vdd+Vss)/2的采樣值。
49.一種電荷重分配說明轉(zhuǎn)換器，包含比較器，它具有第一和第二比較器輸入；開關(guān)電容電路，它被設(shè)置成連接到所述第一和第二比較器輸入；控制電路，用于控制模數(shù)轉(zhuǎn)換，并傳送數(shù)字輸出；其中，所述開關(guān)電容電路還包含第一和第二電容器陣列，每一個均具有多個下極板和第一和第二上極板，所述第一電容器陣列的所述第一上極板被設(shè)置成連接到所述第一比較器輸入，并且，所述第二電容器陣列的所述第一上極板被設(shè)置成連接到所述第二比較器輸入；第一開關(guān)器件，它被設(shè)置成把每一個電容器陣列的所述下極板連接到模擬輸入信號；第二開關(guān)器件，它被設(shè)置成把每一個電容器陣列的所述第一上極板和所述第二上極板連接到至少兩個基準(zhǔn)電壓其中之一，所述模擬輸入信號可以被相對于所述基準(zhǔn)電壓采樣；第三開關(guān)器件，它被設(shè)置成把每一個電容器陣列的所述第一上極板和所述第二上極板連接在一起。
50.如權(quán)利要求49所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一和第二電容器陣列均具有第一電容器和第二電容器。
51.如權(quán)利要求50所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，每一個電容器陣列的所述第一電容器和所述第二電容器具有基本相同的電容，并且被設(shè)置成通過所述第二開關(guān)器件分別被連接到所述至少兩個基準(zhǔn)電壓中的第一和第二基準(zhǔn)電壓，其中，所述第一和第二基準(zhǔn)電壓分別是Vdd和Vss，以使所述輸入信號能夠被相對于(Vdd+Vss)/2采樣。
全文摘要
通過使用電荷重分配而非一定要產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，在模數(shù)轉(zhuǎn)換中使用的開關(guān)電容電路相對于參考電壓對輸入信號進行采樣。該開關(guān)電容電路避免了在產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓時消耗功率的需要。開關(guān)電容電路被耦合到比較器，并被耦合到提供用于切換的控制信號的邏輯電路。開關(guān)電容電路包含多個根據(jù)幾個實施例設(shè)置的電容器。
文檔編號H03M1/12GK1689232SQ03824304
公開日2005年10月26日 申請日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月16日
發(fā)明者加里·加勒奧, 布魯斯·阿瑪澤恩 申請人:模擬裝置公司