本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及利用旋轉(zhuǎn)電阻器環(huán)生成比較器閾值。

背景技術(shù)：

在許多電子應(yīng)用中，模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(例如，用于進(jìn)一步的數(shù)字信號(hào)處理)。例如，在精度測(cè)量系統(tǒng)中，電子設(shè)備設(shè)有一個(gè)或多個(gè)傳感器來(lái)進(jìn)行測(cè)量，并且這些傳感器可生成模擬信號(hào)。模擬信號(hào)隨后將作為輸入提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)以生成數(shù)字輸出信號(hào)，進(jìn)行進(jìn)一步處理。在另一實(shí)例中，天線基于在空氣中承載信息/信號(hào)的電磁波來(lái)生成模擬信號(hào)。天線所生成的模擬信號(hào)隨后作為輸入提供給ADC以生成數(shù)字輸出信號(hào)用于進(jìn)一步處理。

ADC可見于許多地方，諸如寬帶通信系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、接收器系統(tǒng)等等。ADC能夠變換表示真實(shí)世界現(xiàn)象例如光、聲、溫度或壓力的模擬電信號(hào)，用于數(shù)據(jù)處理的目的。ADC用于寬范圍的應(yīng)用，包括通信、能源、健康護(hù)理、儀器與測(cè)量、電動(dòng)機(jī)與動(dòng)力控制、工業(yè)自動(dòng)化和航天技術(shù)/防御。設(shè)計(jì)ADC絕非簡(jiǎn)單的任務(wù)，因?yàn)槊總€(gè)應(yīng)用可能在速度、性能、動(dòng)力、成本和尺寸方面具有不同的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將模擬形式的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式或者將信號(hào)從數(shù)字形式轉(zhuǎn)換成模擬形式。由于本來(lái)應(yīng)相同的器件(一元元件)之間的失配，一些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸出可能具有不合需要的特性，諸如非線性?；趥坞S機(jī)序列混排一元元件輸入是一種能夠隨時(shí)間推移而平衡失配的技術(shù)。然而，混排通常需要復(fù)雜的開關(guān)矩陣，并且可能影響轉(zhuǎn)換器的速度。為解決失配，用于旋轉(zhuǎn)比較器閾值的高速技術(shù)被實(shí)現(xiàn)以便有效地旋轉(zhuǎn)一元數(shù)模轉(zhuǎn)換器元件的陣列。該技術(shù)尤其有益于解決用于在德爾塔-西格瑪模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)重構(gòu)量化模擬信號(hào)的一元數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的失配。

附圖說(shuō)明

為了提供對(duì)本公開及其特征和優(yōu)點(diǎn)的更全面的理解，結(jié)合附圖參考了下面的說(shuō)明書，其中相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件，其中：

圖1示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的具有量化器、混排器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器元件陣列的示范性的體系結(jié)構(gòu)；

圖2示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的構(gòu)造為用于生成比較器閾值的電阻器環(huán)的連接快速旋轉(zhuǎn)的示范性的體系結(jié)構(gòu)；

圖3示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的在電阻器之間具有凸片的示例性的電阻器環(huán)；

圖4示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的在電阻器之間具有凸片的示例性的電阻器環(huán)，所述電阻器環(huán)構(gòu)造為生成多個(gè)比較器閾值；

圖5A-F示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的在用于生成比較器閾值的電阻器環(huán)中經(jīng)歷了“步階為二”連接旋轉(zhuǎn)的示例性的電阻器環(huán)；

圖6示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的隨著示例性電阻器環(huán)經(jīng)歷“步階為二”連接旋轉(zhuǎn)在給定時(shí)刻在預(yù)選的凸片對(duì)處生成的比較器閾值的電壓繪圖；

圖7示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的用于生成控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)用于電阻器環(huán)的快速連接旋轉(zhuǎn)的示范性的示意圖；

圖8示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的圖7的多路復(fù)用器的變型例；

圖9示出了圖示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的構(gòu)造為對(duì)于比較器陣列生成比較器閾值的電阻器環(huán)的快速連接旋轉(zhuǎn)的方法的流程圖。所述比較器陣列構(gòu)造為驅(qū)動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器元件陣列；

圖10示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的隨著示例性的電阻器環(huán)經(jīng)歷“步階為二”連接旋轉(zhuǎn)而在給定時(shí)刻在預(yù)選凸片對(duì)處生成比較器閾值的電壓繪圖；以及

圖11示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的隨著示例性的電阻器環(huán)經(jīng)歷“步階為四”連接旋轉(zhuǎn)而在給定時(shí)刻在預(yù)選凸片對(duì)處生成比較器閾值的電壓繪圖。

具體實(shí)施方式

理解涉及到重構(gòu)量化信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器有很多不同的類型。本公開描述了一種轉(zhuǎn)換器，尤其是涉及到量化信號(hào)重構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。一些ADC在第一級(jí)使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(有時(shí)稱為量化器或閃速ADC，其僅具有很少幾位或若干位的分辨率)，其將粗略地將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成量化信號(hào)，并且隨后將量化信號(hào)重構(gòu)成模擬信號(hào)，使得殘差，即原模擬輸入信號(hào)與重構(gòu)的模擬信號(hào)之差，能夠由第二級(jí)轉(zhuǎn)換。采用該技術(shù)的一個(gè)示范性的類型的ADC是德爾塔-西格瑪ADC；其它實(shí)施例包括分級(jí)型ADC和流水線型ADC。對(duì)于德爾塔-西格瑪ADC，較低分辨率的ADC和DAC粗略地量化模擬輸入信號(hào)且重構(gòu)模擬信號(hào)，并且環(huán)路濾波器抑制所感興趣頻帶中的量化噪聲。雖然本公開描述了與德爾塔-西格瑪ADC相關(guān)聯(lián)的實(shí)施方案，可預(yù)想的是實(shí)施方案還能夠應(yīng)用于其它具有量化器的ADC，量化器的輸出被重構(gòu)成模擬信號(hào)。

對(duì)于德爾塔-西格瑪ADC，具有比較器陣列的量化器驅(qū)動(dòng)陣列數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)元件，其輸出在組合時(shí)將模擬輸入信號(hào)重構(gòu)成量化器。典型地，DAC元件陣列名義是相同的；DAC元件陣列包括多個(gè)一元DAC元件，其中每個(gè)DAC元件計(jì)數(shù)為一個(gè)。量化器輸出，即輸出碼(例如，0和1的一元碼)將“接通”適當(dāng)數(shù)量的一元DAC元件以生成等同于量化器輸出的重構(gòu)模擬信號(hào)。理想地，一元DAC元件確切地彼此相同，從而提供精確地等價(jià)于量化器輸出的完美重構(gòu)模擬信號(hào)。當(dāng)具有相等步階的輸入被應(yīng)用時(shí)，輸出將理想地展現(xiàn)出相等的步階。然而，DAC元件陣列不總是相互匹配，其中DAC元件之間的失配將失配誤差引入模擬輸出信號(hào)中。例如，由于制造局限性的尺寸上的靜態(tài)失配會(huì)貢獻(xiàn)于重構(gòu)后的模擬輸出信號(hào)中的非線性。在一些實(shí)例中，溫度變化等也會(huì)貢獻(xiàn)于重構(gòu)后模擬輸出信號(hào)中的非線性。重構(gòu)后的模擬輸出信號(hào)中的非線性會(huì)影響德爾塔-西格瑪ADC的總體線性度，因?yàn)樵诜答伮窂街杏蒁AC元件陣列引入的非線性不會(huì)被德爾塔-西格瑪ADC的環(huán)路濾波器衰減。

一元編碼位的常規(guī)混排的實(shí)施例

元件混排是一種克服上述一元DAC失配的常見技術(shù)，其通常是通過(guò)將一元(溫度計(jì))編碼位再映射或混排成一元DAC元件而在數(shù)字域中完成，其中再映射基于偽隨機(jī)數(shù)序列而將一元DAC元件的應(yīng)用隨機(jī)化。結(jié)果，DAC元件隨時(shí)間推移而用于相同的量以緩解DAC元件失配的效應(yīng)。在不混排的情況下，底部的DAC元件(如果陣列“垂直地”堆疊)將比頂部的DAC元件使用更頻繁，因?yàn)槿绻斎胄盘?hào)幾乎全級(jí)時(shí)使用頂部DAC元件。在有混排的情況下，DAC元件均等地使用，雖每個(gè)元件仍失配，但是任何失配將隨時(shí)間推移而平均化(其中任何給定的DAC元件的有效權(quán)重將是所有DAC元件上的平均權(quán)重)。

圖1示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的示范性的體系結(jié)構(gòu)，其具有量化器102(一元編碼位)混排器104和(一元)DAC元件106陣列。量化器102包括比較器(例如，比較器108a-c)陣列。每個(gè)比較器將模擬輸入信號(hào)V_IN(在比較器的正端子處)與相應(yīng)的比較器閾值(在比較器的負(fù)端子處)進(jìn)行比較。例如，比較器108a將模擬輸入信號(hào)V_IN與第一比較器閾值電壓進(jìn)行比較，比較器108b將模擬輸入信號(hào)V_IN與第二比較器閾值電壓進(jìn)行比較，等等。在所示的實(shí)施例中，比較器閾值是通過(guò)電阻器梯生成的，即一串電阻器，該一串電阻器的端分別與第一電源V_DD和第二電源V_SS連接。通過(guò)比較器陣列執(zhí)行的并行比較生成了0和1的一元碼(比較器的相應(yīng)的輸出)，其反映了模擬輸入信號(hào)V_IN的值。一元碼，即量化器的輸出，隨后被混排器104混排成不同的一元DAC元件，使得一元DAC元件106的陣列中的一元DAC元件隨時(shí)間推移而均等地使用以平均化DAC失配。

旋轉(zhuǎn)閃速比較器閾值

并非是量化器的輸出處在數(shù)字域中混排一元編碼位，本公開描述了不同的技術(shù)，其中比較器閾值(即，量化器的輸入)在模擬域中旋轉(zhuǎn)以便有效地旋轉(zhuǎn)一元DAC元件陣列。比較器(其比較器閾值被旋轉(zhuǎn))的輸出以一對(duì)一關(guān)系連接到DAC元件，因此旋轉(zhuǎn)比較器閾值旋轉(zhuǎn)了比較器，進(jìn)而旋轉(zhuǎn)了DAC元件。該技術(shù)提供了電阻器環(huán)(不是串)的快速連接旋轉(zhuǎn)，電阻器環(huán)構(gòu)造為用于生成比較器陣列的比較器閾值(比較器陣列驅(qū)動(dòng)DAC元件陣列)。

圖2示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的構(gòu)造為用于生成比較器閾值的電阻器環(huán)的快速連接旋轉(zhuǎn)的示范性的體系結(jié)構(gòu)。具有該體系結(jié)構(gòu)的電路可以包括：電阻器環(huán)204，電阻器之間具有凸片；多個(gè)開關(guān)206，其構(gòu)造為將電阻器環(huán)中的電阻器之間的凸片與第一基準(zhǔn)電平(例如，第一電源V_DD、第一基準(zhǔn)電壓等)連接或者與第二基準(zhǔn)電平(例如，第二電源V_SS、第二基準(zhǔn)電壓)連接；移位寄存器202，其生成用于多個(gè)開關(guān)的控制信號(hào)，其中控制信號(hào)將第一選定凸片選擇性地連接到第一基準(zhǔn)電平且將第二選定凸片選擇性地連接到第二基準(zhǔn)電平以在電阻器環(huán)中的多個(gè)預(yù)選凸片對(duì)處生成多個(gè)比較器閾值；以及比較器陣列208，其用于驅(qū)動(dòng)(一元)DAC元件210陣列，其中每個(gè)比較器與電阻器環(huán)中的相應(yīng)的預(yù)選凸片對(duì)連接。

該技術(shù)采用移位寄存器，用于生成控制信號(hào)，控制信號(hào)將電阻器環(huán)中的第一選定凸片選擇性地連接到第一基準(zhǔn)電平以及將電阻器環(huán)中的第二選定凸片選擇性地連接到第二基準(zhǔn)電平。具體地，移位寄存器生成用于多個(gè)開關(guān)的控制信號(hào)，多個(gè)開關(guān)構(gòu)造為將電阻器環(huán)中的電阻器之間的凸片連接到第一基準(zhǔn)電平或第二基準(zhǔn)電平，并且控制信號(hào)將第一選定凸片選擇性地連接到第一基準(zhǔn)電平以及將第二選定凸片選擇性地連接到第二基準(zhǔn)電平以在電阻器環(huán)中的多個(gè)預(yù)選凸片對(duì)處生成多個(gè)比較器閾值。有益地，隨著第一選定凸片和第二選定凸片的位置在電阻器環(huán)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在電阻器環(huán)中的預(yù)選凸片對(duì)處取的比較器閾值通過(guò)可能的比較器閾值而以可預(yù)測(cè)的等待時(shí)間快速地旋轉(zhuǎn)。特別地，該方案能夠由于缺少了譯碼器而相對(duì)快速地旋轉(zhuǎn)比較器閾值。比較器陣列基于每個(gè)比較器的輸入信號(hào)和多個(gè)比較器閾值來(lái)生成一元碼，并且DAC元件的陣列將一元碼轉(zhuǎn)換成量化模擬信號(hào)，由于元件失配引起的該量化模擬信號(hào)的誤差通過(guò)連接的旋轉(zhuǎn)來(lái)減小。

在電阻器環(huán)中，由于用于將凸片連接到第一基準(zhǔn)電平(V_DD)和第二基準(zhǔn)電平(V_SS)的連接隨時(shí)間推移而在環(huán)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所以用于輸出比較器閾值的(例如，環(huán)中均勻間隔的位置處的)預(yù)選的凸片對(duì)是固定的。用于輸出比較器閾值的每個(gè)預(yù)選凸片對(duì)提供了正基準(zhǔn)和負(fù)基準(zhǔn)，其電壓差用作比較器閾值。在電阻器環(huán)中的兩個(gè)相對(duì)的凸片被選為第一選定凸片和第二選定凸片(對(duì)于每個(gè)時(shí)間段選擇不同的凸片)分別在給定時(shí)間段連接到第一基準(zhǔn)電平(V_DD)和第二基準(zhǔn)電平(V_SS)。當(dāng)?shù)降谝换鶞?zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平的連接在環(huán)內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在時(shí)間段之間移位一個(gè)或多個(gè)位置，由預(yù)選凸片對(duì)提供的比較器閾值上升和下降。有效地，隨著用于電阻器環(huán)的凸片的連接旋轉(zhuǎn)，對(duì)于給定的預(yù)選凸片對(duì)，比較器閾值電壓也旋轉(zhuǎn)。結(jié)果是電阻器環(huán)，其能夠生成多個(gè)不同的比較器閾值，其中用于比較器閾值的輸出在可能的比較器閾值電壓值內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

使用移位寄存器旋轉(zhuǎn)相對(duì)于其它技術(shù)是有益的

雖然將混排功能從數(shù)字(混排一元碼位)移到模擬(比較器閾值)看起來(lái)與將模擬能夠移到數(shù)字域的趨勢(shì)相悖，但是其尤其適合于高速ADC，尤其是正在時(shí)鐘率上推動(dòng)過(guò)程限值的高速連續(xù)時(shí)間德爾塔-西格瑪ADC。在高速ADC中，數(shù)字混排器所占用的任何時(shí)間意味著，時(shí)鐘周期必須擴(kuò)展相同的量，這導(dǎo)致較慢的時(shí)鐘率和較少可用的帶寬。另一方面，量化器中的比較器典型地具有一半的時(shí)鐘周期(在再生階段中)，其中前置放大器不活躍，并且在該時(shí)間內(nèi)，比較器閾值能夠旋轉(zhuǎn)對(duì)時(shí)鐘率的負(fù)影響?？赡埽D(zhuǎn)比較器閾值的較不細(xì)微的效果旋轉(zhuǎn)有助于通過(guò)允許比較器閾值針對(duì)每個(gè)比較器變化來(lái)減小電路中的老化漂移的能力，從而防止隨時(shí)間推移不均勻的應(yīng)力條件施加到比較器陣列上。在亞微米工藝中(例如，28納米節(jié)點(diǎn)或更小)老化是設(shè)計(jì)的難題。本文所描述的實(shí)施方案能夠易于應(yīng)用于名稱為“LIMITING AGING EFFECTS IN ANALOG DIFFERENTIAL CIRCUITS(限制模擬差分電路中的老化效應(yīng))”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.62/131,725中所描述的旋轉(zhuǎn)方案中。

當(dāng)與通過(guò)電阻器串生成閾值且利用將N個(gè)比較器中的每一個(gè)連接到N個(gè)比較器閾值中的任一個(gè)的開關(guān)矩陣的技術(shù)相比時(shí)，比較器閾值的旋轉(zhuǎn)在一些方面也更好。例如，每個(gè)比較器閾值具有N個(gè)并行的開關(guān)，并且開關(guān)矩陣中的開關(guān)的總數(shù)因此是N*N。開關(guān)矩陣能夠?qū)⒘炕骱虳AC元件的分辨率限制到3-4位(其中N小于16)，因?yàn)樵贜大于16時(shí)，復(fù)雜度變得過(guò)高，并且由于并行開關(guān)的寄生電容而導(dǎo)致開關(guān)矩陣變得過(guò)慢。其次，當(dāng)閾值跨越其中PMOS(P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和NMOS(N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)開關(guān)均沒(méi)有良好接通的中級(jí)電源時(shí)，模擬開關(guān)矩陣難以實(shí)現(xiàn)。如果閾值跨越電源的大部分(>25％)，則變得更成問(wèn)題，在該情況下，開關(guān)驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)單的升壓也不起作用。

通過(guò)降低復(fù)雜度并且利用順序旋轉(zhuǎn)(而不是實(shí)現(xiàn)全N至1多路復(fù)用器矩陣)，這些問(wèn)題中的一些問(wèn)題能夠得以解決。旋轉(zhuǎn)比較器閾值，即旋轉(zhuǎn)電阻器環(huán)，利用了順序旋轉(zhuǎn)(與提供允許沒(méi)有約束地將任何閾值連接到任何比較器的全矩陣不同)來(lái)降低復(fù)雜度。不是具有開關(guān)矩陣，比較器直接在預(yù)選凸片對(duì)處連接到電阻器環(huán)，并且通過(guò)控制能夠分別將環(huán)的第一選定凸片和第二選定凸片(例如，環(huán)中的對(duì)置的凸片)連接到第一基準(zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平(即，連接到正的和負(fù)的全標(biāo)度或基準(zhǔn))的有限數(shù)量的開關(guān)，來(lái)旋轉(zhuǎn)電阻器環(huán)。開關(guān)的數(shù)量大幅地減少成線性關(guān)系，例如，N或2N，而不是N*N，其對(duì)于高速設(shè)計(jì)是有益的。另外，在比較器閾值和比較器之間沒(méi)有串聯(lián)的開關(guān)，因?yàn)槿康拈_關(guān)將電阻器環(huán)中的凸片連接到第一基準(zhǔn)電平或第二基準(zhǔn)電平。該特性意味著，PMOS和NMOS開關(guān)能夠用于在沒(méi)有升壓柵極驅(qū)動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)電路。此外，當(dāng)與使用具有全開關(guān)矩陣的技術(shù)生成的比較器閾值的電壓的變化相比時(shí)，電阻器環(huán)的旋轉(zhuǎn)意味著時(shí)間段之間的比較器閾值的電壓(增量)變化較小。電壓的較小的變化意味著比較器閾值將調(diào)整得更快，使得更易于滿足對(duì)于較快ADC的調(diào)整時(shí)間的要求。

使用移位寄存器(不是上計(jì)數(shù)器和下計(jì)數(shù)器以及譯碼器的組合)來(lái)生成用于旋轉(zhuǎn)連接的控制信號(hào)還具有一些優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)與譯碼器相比時(shí)(其中由于不得不遍歷通過(guò)不同的柵極而到達(dá)輸出，輸入到輸出延時(shí)能夠根據(jù)輸出而變化)，移位寄存器具有在很大程度上更加可預(yù)測(cè)的定時(shí)或輸入到輸出延時(shí)(即，一個(gè)觸發(fā)器的輸入到輸出延時(shí))。如果對(duì)于高速應(yīng)用不能精確地控制定時(shí)，則不具有可預(yù)測(cè)的定時(shí)或延時(shí)可能是個(gè)問(wèn)題。

詳細(xì)地檢查電阻器環(huán)

如本文所描述的，電阻器環(huán)是指串聯(lián)地連接而形成環(huán)路的多個(gè)電阻器。電阻器環(huán)因此包括多個(gè)電阻器，其中電阻器環(huán)中的任何給定的一個(gè)電阻器連接到兩個(gè)其它的電阻器，在給定電阻器的每個(gè)端子上各一個(gè)。連接相鄰的電阻器的端子形成了相鄰電阻器之間的節(jié)點(diǎn)，并且該節(jié)點(diǎn)在本文中稱為電阻器環(huán)中的凸片。對(duì)于X數(shù)量個(gè)電阻器的環(huán)，因此存在沿著電阻器環(huán)具有不同相應(yīng)位置的X個(gè)凸片。換言之，電阻器環(huán)中的電阻器之間的凸片在環(huán)中具有相應(yīng)的位置。

圖3示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的在電阻器之間具有凸片的示例性的電阻器環(huán)。在該實(shí)施例中，電阻器環(huán)由圓圈示出，其圓圈的16個(gè)弧段代表了環(huán)中的電阻器。該電阻器因此具有16個(gè)電阻器，并且沿著電阻器環(huán)具有16個(gè)凸片(標(biāo)記為0到15，對(duì)應(yīng)于凸片在環(huán)中的相應(yīng)的位置)。

實(shí)施例：生成四個(gè)比較器閾值的電阻器環(huán)的快速連接旋轉(zhuǎn)

圖4示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的在電阻器之間具有凸片的示例性的電阻器環(huán)，所述電阻器環(huán)構(gòu)造為生成多個(gè)比較器閾值。在電阻器環(huán)中的預(yù)選凸片對(duì)處取多個(gè)比較器閾值。在圖4所示的該實(shí)施例中，電阻器環(huán)由四個(gè)預(yù)選凸片[tab2,tab6,tab10,和tab14]均勻地劃分，并且在該特定實(shí)施例中，在預(yù)選凸片對(duì)：[tab14,tab6],[tab10,tab2],[tab6,tab14]和[tab2,tab10]處生成多個(gè)不同的電壓電平的多個(gè)比較器閾值。

假設(shè)tab0和tab8連接到第一基準(zhǔn)電平(V_DD)和第二基準(zhǔn)電平(V_SS)，如圖4所示，在預(yù)選凸片對(duì)：[tab14,tab6],[tab10,tab2],[tab6,tab14]和[tab2,tab10]處生成具有兩個(gè)不同的電壓電平的四個(gè)比較器閾值。注意，tab0和tab8對(duì)稱地分割相鄰?fù)蛊g的電阻器串，例如，[tab2,tab14]之間的電阻器串和[tab6,tab10]之間的電阻器串。出于該原因，在[tab14,tab6]處的比較器閾值和[tab2,tab10]處的比較器閾值處于相同的電壓電平，并且在[tab6,tab14]處的比較器閾值和在[tab10,tab2]處的比較器閾值處于相同的電壓電平。

兩個(gè)預(yù)選凸片(即，一對(duì)預(yù)選凸片)，例如tab14和tab6，能夠在給定時(shí)間段內(nèi)生成兩個(gè)比較器閾值，例如，閾值tab14-tab6和閾值tab6-tab14。第一比較器閾值能夠利用第一選定凸片作為正基準(zhǔn)電壓以及利用第二選定凸片作為負(fù)基準(zhǔn)電壓來(lái)生成；第二比較器閾值能夠利用第二選定凸片作為正基準(zhǔn)電壓以及利用第一選定凸片作為負(fù)基準(zhǔn)電壓來(lái)生成。優(yōu)選地，預(yù)選凸片對(duì)在電阻器環(huán)上均勻地間隔。

通過(guò)在給定時(shí)間段內(nèi)改變哪兩個(gè)選定凸片連接到第一基準(zhǔn)電平(V_DD)和第二基準(zhǔn)電平(V_SS)，電阻器環(huán)有效地旋轉(zhuǎn)(注意，其在空間上沒(méi)有物理地旋轉(zhuǎn))。隨著電阻器環(huán)“旋轉(zhuǎn)”，即在電阻器環(huán)內(nèi)兩個(gè)選定凸片的位置旋轉(zhuǎn)，或者“移位”，例如通過(guò)在時(shí)間段之間步進(jìn)至少一個(gè)位置，在預(yù)選凸片對(duì)處的比較器閾值旋轉(zhuǎn)通過(guò)可能的比較器閾值電壓電平。電阻器環(huán)中的電阻器之間的凸片在環(huán)中具有相應(yīng)的位置；通過(guò)由移位寄存器生成的控制信號(hào)，與第一選定凸片相關(guān)聯(lián)的第一位置和與第二選定凸片相關(guān)聯(lián)的第二位置移位了時(shí)間段之間的預(yù)選位置數(shù)量。例如，預(yù)選位置數(shù)量是兩個(gè)，控制信號(hào)在時(shí)間段之間改變以選擇電阻器環(huán)中越過(guò)兩個(gè)位置的凸片(例如，沿相同的方向從第一位置和第二位置移動(dòng)越過(guò)兩個(gè)位置)作為下一時(shí)間段的第一選定凸片和第二選定凸片。在另一實(shí)例中，預(yù)選位置數(shù)量是四個(gè)，控制信號(hào)在時(shí)間段之間變化以將越過(guò)電阻器環(huán)中的四個(gè)位置的凸片選為下一時(shí)間段的第一選定凸片和第二選定凸片。任何適合的數(shù)量能夠用作預(yù)選位置數(shù)量。兩個(gè)選定的凸片優(yōu)選地在電阻器中“彼此對(duì)置”以允許環(huán)形成兩個(gè)電阻分壓器：一個(gè)在左手側(cè)，一個(gè)在右手側(cè)。結(jié)果，隨著兩個(gè)選定的凸片在電阻器環(huán)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，比較器閾值(在預(yù)選凸片對(duì)處取得)在可能的比較器閾值電壓值內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

對(duì)于圖4所示的電阻器環(huán)，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇電阻器環(huán)中的兩個(gè)對(duì)置的凸片(例如，通過(guò)不將tab0和tab8連接到第一基準(zhǔn)電平(V_DD)和第二基準(zhǔn)電平(V_SS))，能夠在給定時(shí)間生成具有均勻間隔的且不同的電壓電平的四個(gè)比較器閾值。優(yōu)選地，兩個(gè)對(duì)置的凸片“不對(duì)稱地”分割四個(gè)預(yù)選凸片的相鄰?fù)蛊g的電阻器串(例如，[tab2,tab14]之間的電阻器串，[tab14,tab10]之間的電阻器串，[tab10,tab6]之間的電阻器串，以及[tab6,tab2]之間的電阻器串)。例如，tab15和tab7能夠連接到第一基準(zhǔn)電平(V_DD)和第二基準(zhǔn)電平(V_SS)以非對(duì)稱地劃分[tab2,tab14]之間的電阻器和[tab10,tab6]之間的電阻器串。在一個(gè)實(shí)施例中，相鄰?fù)蛊g的非對(duì)稱能夠允許在預(yù)選的凸片對(duì)(例如，[tab14,tab6],[tab10,tab2],[tab6,tab14],和[tab2,tab10])處生成四個(gè)不同的/有差異的電壓電平。

圖5A-F示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的在用于生成四個(gè)有差異的電壓電平作為比較器閾值的電阻器環(huán)中經(jīng)歷了“步階為二”連接旋轉(zhuǎn)的示例性的電阻器環(huán)。在該實(shí)施例中，預(yù)選的凸片對(duì)(即，在該實(shí)施例中，[tab14,tab6],[tab10,tab2],[tab6,tab14],和[tab2,tab10])生成四個(gè)比較器閾值(具有不同的電壓電平)，并且預(yù)選的凸片對(duì)直接連接到四個(gè)比較器(分別地)。兩個(gè)開關(guān)設(shè)在tab15,tab13,tab11,tab9,tab7,tab5,tab3和tab1中的每一個(gè)處(在電阻器環(huán)中的每?jī)蓚€(gè)位置)，其能夠?qū)⑾鄳?yīng)的凸片連接到第一基準(zhǔn)電平(V_DD)或第二基準(zhǔn)電平(V_SS)。

圖5A示出了在第一時(shí)間段中，其中兩個(gè)選定凸片是tab15(連接到V_DD)和tab7(連接到V_SS)。圖5B示出了在第二時(shí)間段中，其中兩個(gè)選定凸片是tab13(連接到V_DD)和tab5(連接到V_SS)。圖5C示出了在第二時(shí)間段中，其中兩個(gè)選定凸片是tab11(連接到V_DD)和tab3(連接到V_SS)。圖5D示出了在第三時(shí)間段中，其中兩個(gè)選定凸片是tab9(連接到V_DD)和tab1(連接到V_SS)。圖5E示出了在第五時(shí)間段中，其中兩個(gè)選定凸片是tab7(連接到V_DD)和tab15(連接到V_SS)。圖5F示出了在第六時(shí)間段中，其中兩個(gè)選定凸片是tab5(連接到V_DD)和tab13(連接到V_SS)。該旋轉(zhuǎn)可以根據(jù)需要而進(jìn)行，其中比較器閾值在時(shí)間段之間旋轉(zhuǎn)。圖6示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案，隨著示例性的電阻器環(huán)經(jīng)歷“步階為二”連接旋轉(zhuǎn)(例如，如通過(guò)圖5A-F所看到的)在給定時(shí)間處在預(yù)選凸片對(duì)處生成比較器閾值的電壓繪圖。從電壓繪圖中看出，在給定的預(yù)選凸片對(duì)處的比較器閾值至多變化了等于每個(gè)樣本的一個(gè)最低有效位的幅度。幅度變化的限制能夠有益地確保用于比較器閾值的電壓的變化對(duì)于高速應(yīng)用而言足夠快速地調(diào)整。

用于生成控制信號(hào)的移位寄存器實(shí)現(xiàn)

控制信號(hào)控制開關(guān)，開關(guān)能夠構(gòu)造為將凸片連接到第一基準(zhǔn)電平或第二基準(zhǔn)電平。在圖5A-B所示的實(shí)施例中，對(duì)于“步階為二”實(shí)現(xiàn)，存在能夠連接到第一基準(zhǔn)電平或第二基準(zhǔn)電平的8個(gè)凸片。因此，用于旋轉(zhuǎn)連接的電路可以包括2*8＝16個(gè)開關(guān)。一種選擇兩個(gè)選定凸片分別連接到第一基準(zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平的快速方式是基于一次移位一個(gè)位置的位陣列來(lái)輸出16個(gè)控制信號(hào)。基于此能夠生成16個(gè)控制信號(hào)的位陣列的實(shí)施例可以具有兩個(gè)1和14個(gè)0，以接通將兩個(gè)選定凸片連接到第一基準(zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平的兩個(gè)開關(guān)以及關(guān)斷所有其它開關(guān)。在另一實(shí)施例中，選擇一個(gè)凸片連接到第一基準(zhǔn)電平還規(guī)定哪個(gè)另一凸片連接到第二基準(zhǔn)電平(因?yàn)閮蓚€(gè)對(duì)置的凸片被選擇用于在給定時(shí)間連接到第一基準(zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平)。因此，能夠使用相同的控制信號(hào)來(lái)控制將兩個(gè)對(duì)置的凸片(作為預(yù)定對(duì))連接到第一基準(zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平的兩個(gè)適合的開關(guān)。不使用16個(gè)控制信號(hào)，一種更簡(jiǎn)單的選擇兩個(gè)選定凸片分別連接到第一基準(zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平的方式是基于一次移位一個(gè)位置的位陣列來(lái)輸出8個(gè)控制信號(hào)?；诖四軌蛏?個(gè)控制信號(hào)的位陣列的實(shí)施例可具有1個(gè)1和7個(gè)0來(lái)接通將兩個(gè)選定凸片連接到第一基準(zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平的兩個(gè)開關(guān)以及關(guān)斷所有其它的開關(guān)。

該位陣列能夠在時(shí)間段之間移位一個(gè)位置。觸發(fā)器的輸出(即，基于位陣列)因此生成了在時(shí)間段之間進(jìn)行位置移位的控制信號(hào)，并且因此，控制信號(hào)能夠選擇適合的開關(guān)接通(即，連接到適合的基準(zhǔn)電平)以及在時(shí)間段之間旋轉(zhuǎn)連接。

該能夠能夠利用移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括觸發(fā)器環(huán)，其中每個(gè)觸發(fā)器的輸出被提供給環(huán)中下一觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入。該配置得到了這樣的電路：通過(guò)使得存在于觸發(fā)器的每個(gè)輸入處的數(shù)據(jù)輸入移入以及使得輸入處之前存在的數(shù)據(jù)移出作為每個(gè)時(shí)間段的輸出，該電路使得通過(guò)觸發(fā)器的狀態(tài)維持的位陣列移位。有益地，移位寄存器并行地生成控制信號(hào)并且具有等于一個(gè)觸發(fā)器延時(shí)的輸入-輸出延時(shí)，使得移位寄存器對(duì)于對(duì)輸入-輸出延時(shí)的控制重要的高速應(yīng)用是理想的。一般而言，移位寄存器包括用于并行地生成控制信號(hào)的多個(gè)觸發(fā)器，其中觸發(fā)器的數(shù)量至多是開關(guān)的數(shù)量。進(jìn)一步到觸發(fā)器，移位寄存器可包括用于選擇觸發(fā)器的輸入的多個(gè)多路復(fù)用器。

圖7示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的用于生成控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)用于電阻器環(huán)的快速連接旋轉(zhuǎn)的示范性的示意圖。具體地，示意圖示出了一次將位陣列移位一個(gè)位置以基于位陣列生成用于多個(gè)開關(guān)的32個(gè)控制信號(hào)的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，存在布置在環(huán)構(gòu)造中的32個(gè)觸發(fā)器(X<30:0>和X<31>)，該環(huán)構(gòu)造具有以32個(gè)觸發(fā)器運(yùn)行的32個(gè)多路復(fù)用器(MUX<31:0>)。通過(guò)選擇性地將觸發(fā)器的適合的輸出作為數(shù)據(jù)輸入路由到每個(gè)觸發(fā)器的輸入，多路復(fù)用器能夠提供特殊功能以允許移位寄存器執(zhí)行兩個(gè)功能，即，將控制信號(hào)/位陣列沿第一方向移位一，以及將控制信號(hào)/位陣列沿第二方向(與第一方向相反)移位一。通過(guò)將觸發(fā)器的適合的輸出作為數(shù)據(jù)輸入選擇性地路由到每個(gè)觸發(fā)器的輸入，圖7的多路復(fù)用器的變型例能夠提供特殊功能以允許移位寄存器執(zhí)行兩個(gè)功能，即，將控制信號(hào)沿第一方向移位一，以及不將控制信號(hào)移位。

圖8示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的圖7的多路復(fù)用器的變型例。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)將觸發(fā)器的適合的輸出作為數(shù)據(jù)輸入選擇性地路由到每個(gè)觸發(fā)器的輸入，多路復(fù)用器是可控的以沿第一方向移位控制信號(hào)/位陣列，沿與第一方向相反的第二方向移位控制信號(hào)/位陣列，或者不移位控制信號(hào)(其中位陣列不移位，或者在時(shí)間段之間保持相同)。

圖7和圖8所示的多路復(fù)用器(及其變型例)為用戶提供了可編程性以控制(通過(guò)控制基于基于移位寄存器的位陣列來(lái)控制)的連接應(yīng)當(dāng)何時(shí)以及是否在時(shí)間段之間旋轉(zhuǎn)。該實(shí)現(xiàn)僅示出了用于理解的實(shí)施例，而不是旨在限制。例如，示意圖可由本領(lǐng)域技術(shù)人員改變以生成其它數(shù)量的控制信號(hào)(例如使用不同數(shù)量的觸發(fā)器和多路復(fù)用器)。

隨機(jī)化旋轉(zhuǎn)

在一些情況下，多路復(fù)用器由控制信號(hào)來(lái)控制，控制信號(hào)觸發(fā)位陣列沿特定方向周期性地移位，例如每N個(gè)數(shù)量的時(shí)鐘周期。該旋轉(zhuǎn)是固定的，并且由于其周期性而顯示為輸出頻譜中的固定頻調(diào)。如果期望，多路復(fù)用器能夠由隨機(jī)化控制信號(hào)來(lái)控制，例如由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器“R”生成(參見圖7和圖8)。例如，當(dāng)旋轉(zhuǎn)在特定時(shí)鐘周期到期時(shí)，旋轉(zhuǎn)可能或者可能不由于隨機(jī)化而發(fā)生。隨機(jī)化的控制信號(hào)能夠控制多路復(fù)用器有效地隨機(jī)化觸發(fā)器的輸出作為數(shù)據(jù)輸入路由到每個(gè)觸發(fā)器的輸入。根據(jù)一些方面，路由的方向和/或旋轉(zhuǎn)的定時(shí)能夠隨機(jī)化。

根據(jù)期望的概率分布，隨機(jī)化的控制信號(hào)能夠影響旋轉(zhuǎn)的周期性。在一些情況下，隨機(jī)化的控制信號(hào)能夠由于旋轉(zhuǎn)(或不旋轉(zhuǎn))位陣列而在給定時(shí)鐘周期內(nèi)隨機(jī)地(1)沿第一方向移位控制信號(hào)，或者(2)不移位控制信號(hào)。在一些情況下，隨機(jī)化的控制信號(hào)能夠由于旋轉(zhuǎn)位陣列而在給定時(shí)鐘周期內(nèi)隨機(jī)地(1)沿第一方向移位控制信號(hào)，或者(2)沿與第一方向相反的第二方向移位控制信號(hào)。在一些情況下，隨機(jī)化的控制信號(hào)能夠由于旋轉(zhuǎn)(或不旋轉(zhuǎn))位陣列而在給定時(shí)鐘周期內(nèi)隨機(jī)地(1)沿第一方向移位控制信號(hào)，(2)沿與第一方向相反的第二方向移位控制信號(hào)，或者(3)不移位控制信號(hào)。在一些情況下，隨機(jī)化的控制信號(hào)能夠隨機(jī)化旋轉(zhuǎn)之間的時(shí)鐘周期數(shù)(如果期望，包含隨機(jī)化旋轉(zhuǎn)方向在內(nèi))。

增加適當(dāng)?shù)碾S機(jī)化到移位寄存器的旋轉(zhuǎn)能夠移動(dòng)輸出頻譜中的一些頻調(diào)(與固定旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián))到極低頻率(特殊情況，到DC)，或者將頻調(diào)擴(kuò)散到本底噪聲中，或者將頻調(diào)移動(dòng)到對(duì)于特定應(yīng)用可容忍的位置，或者將頻調(diào)移動(dòng)到期望的感興趣頻帶之外。

用于快速連接旋轉(zhuǎn)的方法

圖9示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的用于構(gòu)造為生成用于比較器陣列的比較器閾值的電阻器環(huán)的快速連接旋轉(zhuǎn)的方法的流程圖，所述比較器陣列構(gòu)造為驅(qū)動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器元件陣列。示出的方法能夠通過(guò)根據(jù)圖2的體系結(jié)構(gòu)的電路來(lái)實(shí)施。示出的方法還可以通過(guò)具有快速連接旋轉(zhuǎn)的集成電路來(lái)實(shí)施，集成電路包括：用于將位陣列一次移位一個(gè)位置以基于位陣列生成用于多個(gè)開關(guān)的控制信號(hào)的器件，多個(gè)開關(guān)構(gòu)造為將電阻器環(huán)中的電阻器之間的凸片連接到第一基準(zhǔn)電平或第二基準(zhǔn)電平；以及利用控制信號(hào)將第一選定凸片選擇性地連接到第一基準(zhǔn)電平以及將第二選定凸片選擇性地連接到第二基準(zhǔn)電平以在電阻器環(huán)中的多個(gè)預(yù)選凸片對(duì)處生成多個(gè)比較器閾值的器件；基于每個(gè)比較器的輸入信號(hào)以及多個(gè)比較器閾值來(lái)生成一元碼的器件；以及將一元碼轉(zhuǎn)換成量化模擬信號(hào)的器件，由元件失配引起的所述量化模擬信號(hào)的誤差是通過(guò)連接的旋轉(zhuǎn)來(lái)減小的。

圖示的方法包括：利用移位寄存器生成用于多個(gè)開關(guān)的控制信號(hào)，所述多個(gè)開關(guān)構(gòu)造為將電阻器環(huán)中的電阻器之間的凸片連接到第一基準(zhǔn)電平或第二基準(zhǔn)電平(任務(wù)902)，利用控制信號(hào)將第一選定凸片選擇性地連接到第一基準(zhǔn)電平以及將第二選定凸片選擇性地連接到第二基準(zhǔn)電平(任務(wù)904)以在電阻器環(huán)中的多個(gè)預(yù)選凸片對(duì)處生成多個(gè)比較器閾值(任務(wù)906)。在一些實(shí)施方案中，該方法進(jìn)一步包括：通過(guò)比較器陣列，基于每個(gè)比較器的輸入信號(hào)和多個(gè)比較器閾值來(lái)生成一元碼(任務(wù)908)，以及通過(guò)(一元)數(shù)模轉(zhuǎn)換器元件陣列將一元碼轉(zhuǎn)換成量化模擬信號(hào)，由于元件失配引起的該量化模擬信號(hào)的誤差是通過(guò)連接的旋轉(zhuǎn)來(lái)減小的(任務(wù)910)。

“步階為二”對(duì)“步階為四”

如之前圖5A-F所示的，比較器閾值可以按“步階為二”技術(shù)“旋轉(zhuǎn)”，即在時(shí)間段之間，在電阻器環(huán)內(nèi)將連接旋轉(zhuǎn)兩個(gè)位置。圖10示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案，隨著示例性的電阻器環(huán)經(jīng)歷“步階為二”連接旋轉(zhuǎn)，在給定時(shí)間處在預(yù)選凸片對(duì)處生成的比較器閾值的電壓繪圖。能夠看出，使用該技術(shù)，在任何給定的預(yù)選凸片對(duì)處的比較器閾值至多變化等于時(shí)間段之間的一個(gè)最低有效位的幅度。

不是將連接旋轉(zhuǎn)越過(guò)兩個(gè)位置，可以將連接旋轉(zhuǎn)其它數(shù)目的位置，例如旋轉(zhuǎn)越過(guò)四個(gè)位置(或者旋轉(zhuǎn)越過(guò)某其它適合數(shù)量的位置)。通過(guò)在時(shí)間段之間移動(dòng)更多的位置，可以減少用于連接凸片到第一基準(zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平所需的開關(guān)的數(shù)量。通過(guò)減少所需的開關(guān)的數(shù)量，還可以減少為那些開關(guān)生成控制信號(hào)的移位寄存器的觸發(fā)器和多路復(fù)用器的數(shù)量。圖11示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案隨著示例性的電阻器環(huán)經(jīng)過(guò)“步階為四”連接旋轉(zhuǎn)，在給定時(shí)間處預(yù)選凸片對(duì)處生成比較器閾值的電壓繪圖。能夠看出，利用該技術(shù)，在任何給定的預(yù)選凸片對(duì)處的比較器閾值至多變化等于時(shí)間段之間的兩個(gè)最低有效位的幅度。與“步階為二”情況相比，“步階為四”情況減小了電路復(fù)雜度，而由于在時(shí)間段之間電壓變化的幅度更大可能增加調(diào)整時(shí)間。

電路復(fù)雜度考慮

一般來(lái)講，電路復(fù)雜度是由要生成的比較器閾值電壓電平的數(shù)量以及在時(shí)間段之間所期望的任何給定比較器閾值的電壓變化量(或幅度)來(lái)規(guī)定的。電阻器環(huán)中的電阻器之間的凸片在環(huán)中具有相應(yīng)的位置。

在一些實(shí)施方案中，為每個(gè)位置上的凸片提供多個(gè)開關(guān)。例如，為電阻器環(huán)中的每一個(gè)凸片提供兩個(gè)開關(guān)。因此，開關(guān)的數(shù)量至多是電阻器環(huán)中的電阻器之間的凸片數(shù)量的兩倍。但是，在一些實(shí)施方案中，不為每個(gè)位置處的(全部)凸片設(shè)置多個(gè)開關(guān)。僅凸片的子集被提供開關(guān)，開關(guān)將凸片連接到第一基準(zhǔn)電平或第二基準(zhǔn)電平。

在一些實(shí)施方案中，提供多個(gè)開關(guān)用于連接每?jī)蓚€(gè)位置處的凸片。該實(shí)現(xiàn)能夠允許“步階為二”的技術(shù)用于旋轉(zhuǎn)電阻器環(huán)內(nèi)的連接。例如，為每?jī)蓚€(gè)位置處的凸片提供兩個(gè)開關(guān)。因此，開關(guān)的數(shù)量至多是電阻器環(huán)中的電阻器之間的凸片的數(shù)量。

在一些實(shí)施方案中，提供多個(gè)開關(guān)用于連接每四個(gè)位置處的凸片。該實(shí)現(xiàn)能夠允許“步階為四”的技術(shù)用于旋轉(zhuǎn)電阻器環(huán)內(nèi)的連接。例如，為每四個(gè)位置處的凸片提供兩個(gè)開關(guān)。因此，開關(guān)的數(shù)量至多是電阻器環(huán)中的電阻器之間的凸片的數(shù)量的一半。

變型例和實(shí)現(xiàn)方式

在一些背景中，本文論述的總體模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠應(yīng)用于醫(yī)療系統(tǒng)、科學(xué)儀器、無(wú)線和有線通信、雷達(dá)、工業(yè)過(guò)程控制、音頻和視頻裝備、電流感測(cè)、儀器、通信系統(tǒng)以及其它數(shù)字處理系統(tǒng)。而且，上文論述的一些實(shí)施方案能夠以用于醫(yī)療成像、患者監(jiān)視、醫(yī)療儀器和家庭健康護(hù)理的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)提供。這可以包括肺監(jiān)視器，加速度計(jì)，心臟速率監(jiān)視器，起搏器等。其它應(yīng)用可以涉及到用于安全系統(tǒng)(例如，穩(wěn)定控制系統(tǒng)、駕駛員輔助系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、信息娛樂(lè)與任何類型的內(nèi)部應(yīng)用)的汽車技術(shù)。此外，動(dòng)力系系統(tǒng)(例如，在混合與電動(dòng)車輛中)能夠在電池監(jiān)視、控制系統(tǒng)、報(bào)告控制、維護(hù)活動(dòng)等中使用高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換產(chǎn)品。在其它另外的示例方案中，本公開的教導(dǎo)能夠應(yīng)用于包括幫助驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)力、能量效率和可靠性的過(guò)程控制系統(tǒng)的工業(yè)市場(chǎng)中。在消費(fèi)者應(yīng)用中，上述的信號(hào)處理電路的教導(dǎo)能夠用于圖像處理、自動(dòng)聚焦和圖像穩(wěn)定(例如，用于數(shù)字靜像照相機(jī)、攝像錄像機(jī)等)。其它消費(fèi)者應(yīng)用可以包括用于家庭影院系統(tǒng)、DVD記錄儀和高清電視機(jī)的音頻和視頻處理器。還有其它的消費(fèi)者應(yīng)用可涉及到先進(jìn)觸摸屏控制器(例如，用于任何類型的便攜式媒體設(shè)備)。因此，該技術(shù)可以容易地作為智能手機(jī)、平板設(shè)備、安全系統(tǒng)、PC、游戲技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、模擬訓(xùn)練等的部分。

在上面實(shí)施方案的論述中，為了適應(yīng)特定的電路系統(tǒng)需要，能夠容易地替代、替換或以其它方式修改電容器、時(shí)鐘、DFF、分流器、電感器、電阻器、放大器、開關(guān)、數(shù)字核、晶體管和/或其它組件。而且，應(yīng)當(dāng)指出，互補(bǔ)的電子設(shè)備、硬件、軟件等的使用提供了用于實(shí)現(xiàn)本公開教導(dǎo)的同樣有用的選擇。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，互補(bǔ)的或等價(jià)的配置(使用BJT取代PMOS或NMOS晶體管)將被認(rèn)為能夠與本文所描述的使用MOSFET晶體管的實(shí)施方案互換。

在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，圖中的任意數(shù)量的電路可以實(shí)現(xiàn)在關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備的板上。該板可以是普通電路板，其能夠保持電子設(shè)備的內(nèi)部電子系統(tǒng)的各組件，并且進(jìn)一步提供用于其它外圍器件的連接器。更具體地，板能夠提供電連接，通過(guò)該電連接，系統(tǒng)的其它組件能夠電通信。基于特定的配置需要、處理需求、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)等，任何適合的處理器(包含數(shù)字信號(hào)處理器、微處理器、支持芯片組等)、計(jì)算機(jī)可讀非暫態(tài)存儲(chǔ)器元件等能夠適當(dāng)?shù)嘏c板耦合。其它組件，諸如外部存儲(chǔ)、附加的傳感器、用于音頻/視頻顯示的控制器以及外圍器件，可以作為插入卡附接到板上，經(jīng)由線纜附接到板，或者集成到板本身中。在各個(gè)實(shí)施方案中，本文所描述的功能可以仿真形式實(shí)現(xiàn)為運(yùn)行于布置在支持這些功能的結(jié)構(gòu)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)可配置(例如，可編程)元件內(nèi)的軟件或固件。提供仿真的軟件或固件可以設(shè)置在非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上，其包含有允許處理器實(shí)施那些功能的指令。

在另一示例性的實(shí)施方案中，圖中的電路可以實(shí)現(xiàn)為度量的模塊(例如，具有配置為執(zhí)行具體應(yīng)用或功能的關(guān)聯(lián)組件和電路系統(tǒng)的器件)或者實(shí)現(xiàn)為電子器件的專用硬件的插入模塊。注意，本公開的特定實(shí)施方案可易于包含在片上系統(tǒng)(SOC)封裝件中，或者部分地，或者完全地。SOC代表了計(jì)算機(jī)或其它電子系統(tǒng)的組件集成到單個(gè)芯片的IC。SOC可以包含數(shù)字的、模擬的、混合的信號(hào)，并且經(jīng)常包含射頻功能：全部可設(shè)在單個(gè)芯片基板上。其它實(shí)施方案可以包括多芯片模塊(MCM)，多個(gè)單獨(dú)的IC位于單個(gè)電子封裝件內(nèi)且配置為通過(guò)電子封裝件彼此緊密交互。在其它各實(shí)施方案中，本文所描述的電路的支持應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)在專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和其它半導(dǎo)體芯片中的一個(gè)以上的硅核中。

實(shí)施例1

一種用于在電阻器環(huán)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)處生成比較器閾值的方法，其中所述電阻器環(huán)由形成環(huán)的系列電阻器產(chǎn)生，所述方法包括：使電阻器環(huán)中的第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)分別與第一基準(zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平耦合，以在電阻器環(huán)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)處生成比較器閾值；以及使電阻器環(huán)中的第三節(jié)點(diǎn)和第四節(jié)點(diǎn)分別與所述第一基準(zhǔn)電平和所述第二基準(zhǔn)電平耦合，以改變電阻器環(huán)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)處的多個(gè)比較器閾值。

實(shí)施例2

如實(shí)施例1所述的方法，進(jìn)一步包括：通過(guò)比較器陣列，基于每個(gè)所述比較器的輸入信號(hào)和所述多個(gè)比較器閾值來(lái)生成一元碼；以及通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器元件陣列將所述一元碼轉(zhuǎn)換成量化模擬信號(hào)，通過(guò)在電阻器環(huán)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)處生成的多個(gè)比較器閾值的變化來(lái)減小由元件失配引起的所述量化模擬信號(hào)的誤差。

實(shí)施例3

如實(shí)施例1所述的方法，其中：所述電阻器環(huán)中的節(jié)點(diǎn)在環(huán)中具有相應(yīng)的位置；以及所述方法進(jìn)一步包括：通過(guò)在時(shí)間段之間使與第一節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的第一位置和與第二節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的第二位置發(fā)生預(yù)選位置數(shù)量的移位，從而選擇第三節(jié)點(diǎn)和第四節(jié)點(diǎn)。

實(shí)施例4

如實(shí)施例3所述的方法，其中：所述預(yù)選位置數(shù)量是兩個(gè)。

實(shí)施例5

如實(shí)施例1所述的方法，其中：在電阻器環(huán)中任何給定的預(yù)選節(jié)點(diǎn)對(duì)處的比較器閾值至多變化等于時(shí)間段之間的一個(gè)最低有效位的幅度。

實(shí)施例6

如實(shí)施例3所述的方法，其中：所述預(yù)選位置數(shù)量至少為四個(gè)。

實(shí)施例7

如實(shí)施例1所述的方法，其中：在電阻器環(huán)中任何給定的預(yù)選節(jié)點(diǎn)對(duì)處的比較器閾值至多變化等于時(shí)間段之間的兩個(gè)最低有效位的幅度。

實(shí)施例8.

電路,包括：電阻器環(huán)，其具有形成環(huán)的系列電阻器和電阻器之間的節(jié)點(diǎn)；多個(gè)開關(guān)，每個(gè)可控以將所述電阻器環(huán)中的節(jié)點(diǎn)連接到第一基準(zhǔn)電平或第二基準(zhǔn)電平；移位寄存器，其用于生成用于所述多個(gè)開關(guān)的控制信號(hào)，其中所述控制信號(hào)將第一選定節(jié)點(diǎn)選擇性地連接到所述第一基準(zhǔn)電平且將第二選定節(jié)點(diǎn)選擇性地連接到第二基準(zhǔn)電平，以在所述電阻器環(huán)中的多個(gè)預(yù)選節(jié)點(diǎn)對(duì)處生成多個(gè)比較器閾值；以及比較器陣列，其用于驅(qū)動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器元件陣列，其中每個(gè)比較器與所述電阻器環(huán)中的相應(yīng)的預(yù)選節(jié)點(diǎn)對(duì)連接。

實(shí)施例9

如實(shí)施例8所述的電路，其中：所述移位寄存器包括用于并行地生成控制信號(hào)的多個(gè)觸發(fā)器，以及用于選擇所述觸發(fā)器的輸入的多個(gè)多路復(fù)用器。

實(shí)施例10

如實(shí)施例8所述的電路，其中：所述移位寄存器包括用于選擇所述觸發(fā)器的輸入的多個(gè)多路復(fù)用器；以及所述多個(gè)多路復(fù)用器是可控的以將所述控制信號(hào)沿第一方向移位或者沿與所述第一方向相反的第二方向移位。

實(shí)施例11

如實(shí)施例10所述的電路，其中所述多個(gè)多路復(fù)用器是通過(guò)隨機(jī)化控制信號(hào)來(lái)控制的。

實(shí)施例12

如實(shí)施例8所述的電路，其中：所述移位寄存器包括用于選擇所述觸發(fā)器的輸入的多個(gè)多路復(fù)用器；以及多個(gè)多路復(fù)用器是可控的以沿第一方向移位所述控制信號(hào)，以沿與所述第一方向相反的第二方向移位所述控制信號(hào)，或者不移位所述控制信號(hào)。

實(shí)施例13

如實(shí)施例12所述的電路，其中所述多個(gè)多路復(fù)用器是通過(guò)隨機(jī)化控制信號(hào)來(lái)控制的。

實(shí)施例14

如實(shí)施例8所述的電路，其中：所述電阻器環(huán)中的電阻器之間的節(jié)點(diǎn)在所述環(huán)中具有相應(yīng)的位置；以及所述多個(gè)開關(guān)不為每個(gè)位置的節(jié)點(diǎn)設(shè)置。

實(shí)施例15

如實(shí)施例8所述的電路，其中：所述電阻器環(huán)中的電阻器之間的節(jié)點(diǎn)在所述環(huán)中具有相應(yīng)的位置；以及所述多個(gè)開關(guān)被提供以用于連接每?jī)蓚€(gè)位置處的節(jié)點(diǎn)。

實(shí)施例16

如實(shí)施例8所述的電路，其中：所述電阻器環(huán)中的電阻器之間的節(jié)點(diǎn)在所述環(huán)中具有相應(yīng)的位置；以及所述多個(gè)開關(guān)被提供以用于連接每四個(gè)位置處的節(jié)點(diǎn)。

實(shí)施例17

如實(shí)施例8所述的電路，其中：所述移位寄存器包括用于并行地生成所述控制信號(hào)的多個(gè)觸發(fā)器；以及其中觸發(fā)器的數(shù)量至多是開關(guān)的數(shù)量。

實(shí)施例18

集成電路，包括：第一電路，其用于生成每次移位一個(gè)位置的位陣列；以及第二電路，其用于輸出基于位陣列的控制信號(hào)，其中所述控制信號(hào)選擇性地使電阻器環(huán)中的第一選定節(jié)點(diǎn)與第一基準(zhǔn)電平耦合以及使電阻器環(huán)中的第二選定節(jié)點(diǎn)與第二基準(zhǔn)電平耦合，以改變電阻器環(huán)中多個(gè)預(yù)選節(jié)點(diǎn)對(duì)處的多個(gè)比較器閾值；比較器，其用于基于每個(gè)所述比較器的輸入信號(hào)和多個(gè)比較器閾值來(lái)生成一元碼；以及轉(zhuǎn)換器，其用于將所述一元碼轉(zhuǎn)換成量化模擬信號(hào)的器件，由元件失配引起的所述量化模擬信號(hào)的誤差是通過(guò)節(jié)點(diǎn)與所述第一基準(zhǔn)電平和第二基準(zhǔn)電平的選擇性耦合來(lái)減小的。

實(shí)施例19

如實(shí)施例18所述的集成電路，進(jìn)一步包括：第三電路，其用于生成隨機(jī)化控制信號(hào)用于隨機(jī)地(1)沿第一方向移位所述控制信號(hào)，或者(2)不移位所述控制信號(hào)的器件。

實(shí)施例20

如實(shí)施例18所述的集成電路，進(jìn)一步包括：第四電路，其用于生成隨機(jī)化控制信號(hào)用于隨機(jī)地(1)沿第一方向移位所述控制信號(hào)，(2)沿與所述第一方向相反的第二訪問(wèn)移位所述控制信號(hào)，或者(3)不移位所述控制信號(hào)的器件。

還需要注意的是，本文列出的全部規(guī)格、尺寸和關(guān)系(例如，元件的數(shù)量、輸入和輸出連接，等等)僅為了示例以及僅為了教導(dǎo)的目的而提供。這些信息可以大幅地改變，而不偏離本公開的精神或隨附權(quán)利要求書的范圍。規(guī)格僅適用于非限制實(shí)施例，并且因此，它們應(yīng)當(dāng)這樣解釋。在前面的說(shuō)明中，已經(jīng)參考特定的處理器和/或組件布置描述了示例性的實(shí)施方案。可以對(duì)這些實(shí)施方案做出各種修改和改變，而不偏離隨附權(quán)利要求的范圍。因此，說(shuō)明書和附圖在示例性而不是限制的含義上考量。

注意，通過(guò)本文提供的若干實(shí)施例，根據(jù)兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、或更多的組件描述了相互作用。然而，這僅為了清晰且僅為了示例的目的而做出。應(yīng)當(dāng)理解，本文所描述的系統(tǒng)能夠按任何適合的方式進(jìn)行結(jié)合。沿著類似的設(shè)計(jì)替選項(xiàng)，圖中的任何圖示的組件、模塊和元件可以組合在各種可能的構(gòu)造中，全部都明確在本說(shuō)明書的寬泛范圍內(nèi)。在一些情況下，通過(guò)僅參考有限數(shù)量的設(shè)備和/或系統(tǒng)特征，可能更容易描述給定流程集合的一個(gè)以上的功能。應(yīng)當(dāng)理解，圖中所示的電路及其教導(dǎo)易于進(jìn)行縮放并且能夠適應(yīng)大量的特征以及更加復(fù)雜/精細(xì)化的布置和配置。因此，提供的實(shí)施例不應(yīng)限制范圍或抑制可能應(yīng)用于許多其它體系結(jié)構(gòu)的電路的寬泛教導(dǎo)。

此外，注意的是，提到包含在“一個(gè)實(shí)施方案”、“示例性實(shí)施方案”、“實(shí)施方案”、“另一實(shí)施方案”、“一些實(shí)施方案”、“各實(shí)施方案”、“其它實(shí)施方案”、“替選實(shí)施方案”等中的各種特征(例如，元件、結(jié)構(gòu)、模塊、組件、步驟、操作、特性等)旨在表示任何這樣的特征包含在本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案內(nèi)，但是可以或者可以不一定組合在同一實(shí)施方案中。

重要的是指出，與用于電阻器環(huán)的快速連接旋轉(zhuǎn)有關(guān)的功能僅圖示說(shuō)明了可以由圖中示出的系統(tǒng)/電路實(shí)施或提供或者在圖中示出的系統(tǒng)/電路內(nèi)的一些可能的功能。這些操作中的一些操作可以適當(dāng)?shù)貏h除或去除，或者這些操作可以進(jìn)行大幅地修改或改變，而不偏離本公開的范圍。另外，這些操作的定時(shí)可以在很大程度上改變。為了實(shí)施例和論述的目的前面提供了操作流程。通過(guò)本文描述的實(shí)施方案提供了很大的靈活性，因?yàn)榭梢蕴峁┤魏芜m合的布置、時(shí)間順序、配置和定時(shí)機(jī)制，而不偏離本公開的教導(dǎo)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以確定若干其它改變、替代、變型例、改動(dòng)以及修改，并且意在本公開涵蓋落入隨附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有這樣的改變、替代、變型例、改動(dòng)以及修改。注意，上文所述的裝置的全部任選的特征也可以相對(duì)于本文所描述的方法或過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)施例中的細(xì)節(jié)可以在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中任何地方使用。