用于逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器中供電電壓和/或比較器共模電壓的閉環(huán)控制的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器中供電電壓和/或比較器共模電壓的閉環(huán)控制的方法和裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年3月I日遞交的且題為“METHOD AND APPARATUS FOR CLOSEDLOOP CONTROL OF SUPPLY AND/OR COMPARATOR COMMON MODE VOLTAGE IN A SUCCESSIVEAPPROXIMAT1N REGISTER ANALOG TO DIGITAL CONVERTER(用于逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的供電電壓和/或比較器共模電壓的閉環(huán)控制的方法和裝置)”的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)N0.13/782,335的優(yōu)先權(quán),其全部?jī)?nèi)容通過援引被全部明確納入于此。
【背景技術(shù)】
[0003]領(lǐng)域
[0004]本公開涉及用于逐次逼近寄存器(SAR)的供電電壓和/或比較器共模電壓的閉環(huán)控制的方法和裝置。提供了用于通過控制SAR供電電壓和比較器共模電壓來改善SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)性能的方法的裝置。
[0005]背景
[0006]無線通信設(shè)備正變得越來越小并且越來越強(qiáng)大,同樣變得越來越有能力。越來越多的用戶依靠無線通信設(shè)備來進(jìn)行他們的許多日?;顒?dòng),如檢查電子郵件、訪問因特網(wǎng)以及保持聯(lián)絡(luò)。這加重了這些設(shè)備的負(fù)擔(dān)并要求這些設(shè)備以更高的速度處置更大量的數(shù)據(jù)。換句話說,增長(zhǎng)的使用增加了對(duì)無線設(shè)備的帶寬要求,同樣也增加了對(duì)無線信號(hào)鏈路中使用的塊的帶寬要求。無線接收機(jī)一般包括低噪聲放大器、混頻器、基帶濾波器,接著是ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)被用來將傳入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。增加無線系統(tǒng)的帶寬要求ADC以更高的時(shí)鐘速度操作。本文中所描述的方法和裝置使得ADC能以更高時(shí)鐘速度操作并且由此改善了無線系統(tǒng)的帶寬。這些技術(shù)也適用于改善在其他應(yīng)用中使用的ADC的性能。
[0007]逐次逼近ADC(SAR)拓?fù)湔找娉蔀樵S多無線系統(tǒng)中所使用的ADC之選。其具有隨較小的幾何數(shù)字工藝伸縮良好的益處并且消耗的功率也比其他ADC拓?fù)湟汀_@些特征和益處使得其對(duì)于必須用低功耗來提供良好性能的移動(dòng)無線和其他設(shè)備具有吸引力。提供‘N位’輸出的SAR ADC必須要在一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)一個(gè)接一個(gè)地完成N個(gè)轉(zhuǎn)換。ADC完成所有N個(gè)轉(zhuǎn)換所花費(fèi)的時(shí)間被稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間,并且隨著工藝角、溫度和電壓而變動(dòng)??刂芐ARADC的速度的電壓是供電電壓以及比較器共模電壓。這些電壓是為標(biāo)稱值而設(shè)計(jì)的,但是它們一般在該值上下變化。在操作包絡(luò)的慢角(諸如隨著極端溫度而發(fā)生),若供電電壓和/或比較器共模電壓低,那么SAR ADC將會(huì)放慢并且將不會(huì)操作得快到足以完成操作系統(tǒng)的時(shí)鐘速度所要求的所有轉(zhuǎn)換。當(dāng)試圖盡可能高地提高SAR ADC的時(shí)鐘頻率時(shí),這就成為了問題。僅僅將這些電壓編程得更高并不解決問題,因?yàn)樵龃蟮碾妷阂约半S機(jī)變動(dòng)會(huì)引起降低的可靠性。此外,將該電壓設(shè)置得更高增加了 SAR ADC在其他工藝角(在那里不需要更高電壓)上的功耗。ADC最終使用了比所需要的多的功率。
[0008]為了克服該問題,可以在完成所有N個(gè)轉(zhuǎn)換之前使SAR轉(zhuǎn)換停止。然而,這引起了準(zhǔn)確性的損失。在其他情形中,SAR ADC的時(shí)鐘速度可以被降低以容適速度上的降低。這進(jìn)而會(huì)限制SAR ADC所能被用于的信號(hào)帶寬。
[0009]本領(lǐng)域中需要用于通過自適應(yīng)地控制SAR ADC中的電壓(僅在SAR ADC慢時(shí)增大并且在SAR ADC快時(shí)使之保持不變或減小)來改善SAR ADC性能的方法和裝置。除了改善慢角上的性能之外,本文中所描述的方法和裝置同樣也幫助在典型角和快角上節(jié)省功率。
[0010]概述
[0011]本文中所描述的實(shí)施例提供了用于控制對(duì)逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器的供電電壓和比較器共模電壓的方法。該方法包括:測(cè)量逐次逼近寄存器轉(zhuǎn)換時(shí)間;將逐次逼近寄存器轉(zhuǎn)換時(shí)間與期望的轉(zhuǎn)換時(shí)間作比較;并且若需要,則執(zhí)行對(duì)供電電壓和/或比較器共模電壓中至少一者的閉環(huán)調(diào)節(jié)。
[0012]—附加的實(shí)施例提供了用于控制對(duì)逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器的供電電壓和比較器共模電壓的裝置。該裝置包括共模電壓和穩(wěn)壓器校正模塊。共模電壓和穩(wěn)壓器校正模塊包括鑒頻鑒相器、電荷栗,并且可包括跨導(dǎo)單元。
[0013]進(jìn)一步的實(shí)施例提供了用于控制對(duì)逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器的供電電壓和比較器共模電壓的設(shè)備。該設(shè)備包括:用于測(cè)量逐次逼近寄存器轉(zhuǎn)換時(shí)間的裝置;用于將逐次逼近寄存器轉(zhuǎn)換時(shí)間與期望的轉(zhuǎn)換時(shí)間作比較的裝置;以及若需要,則用于執(zhí)行對(duì)供電電壓和/或比較器共模電壓中至少一者的閉環(huán)調(diào)節(jié)的裝置。再一步的實(shí)施例提供了包含當(dāng)被執(zhí)行時(shí)使得處理器執(zhí)行以下步驟的指令的非瞬態(tài)計(jì)算器可讀介質(zhì):測(cè)量逐次逼近寄存器轉(zhuǎn)換時(shí)間;將逐次逼近寄存器轉(zhuǎn)換時(shí)間與期望的轉(zhuǎn)換時(shí)間作比較;并且若需要,則執(zhí)行對(duì)供電電壓和/或比較器共模電壓中至少一者的閉環(huán)調(diào)節(jié)。
[0014]附圖簡(jiǎn)述
[0015]圖1解說了根據(jù)本公開的某些實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)的一個(gè)配置。
[0016]圖2解說了根據(jù)本公開的某些實(shí)施例的能夠進(jìn)行傳送的電子組件的示例的框圖。
[0017]圖3描繪了根據(jù)本公開的實(shí)施例的逐次逼近寄存器(SAR)組裝件。
[0018]圖4示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的SAR轉(zhuǎn)換波形。
[0019]圖5描繪了根據(jù)本公開實(shí)施例的具有穩(wěn)壓器電壓和電壓控制模塊(VCM)的SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AOT)。
[0020]圖6解說了根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于執(zhí)行對(duì)供電電壓和/或比較器電壓的閉環(huán)控制的組裝件。
[0021]圖7解說了根據(jù)本公開一實(shí)施例的SAR ADC應(yīng)當(dāng)在時(shí)鐘周期內(nèi)完成的N位轉(zhuǎn)換的關(guān)系O
[0022]圖8解說了用降低的時(shí)鐘速度來完成所需要的轉(zhuǎn)換次數(shù)的問題。
[0023]圖9示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的轉(zhuǎn)換時(shí)間與供電電壓及比較器共模電壓之間的關(guān)系O
[0024]圖10描繪了根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于SAR速度的閉環(huán)調(diào)節(jié)的組裝件。
[0025]圖11是根據(jù)本公開一實(shí)施例的閉環(huán)控制裝置的框圖。
[0026]圖12解說了根據(jù)本公開一實(shí)施例的納入跨導(dǎo)單元的閉環(huán)控制裝置的電路圖。
[0027]圖13是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于SAR的供電電壓和/或比較器共模電壓的閉環(huán)控制的方法的流程圖。
[0028]詳細(xì)描述
[0029]現(xiàn)在參照附圖描述各個(gè)方面。在以下描述中,出于解釋目的闡述了眾多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)方面的透徹理解。然而,明顯的是,沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐此種(類)方面。
[0030]如本文所使用的那樣,術(shù)語“確定”涵蓋各種各樣的動(dòng)作,因此“確定”可以包括計(jì)算、運(yùn)算、處理、推導(dǎo)、調(diào)研、查找(例如,在表、數(shù)據(jù)庫(kù)或其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找)、探明之類。另外,“確定”可包括解析、選擇、選取、建立、和類似動(dòng)作等等。
[0031]除非明確另行指出,否則短語“基于”并非意味著“僅基于”。換言之,短語“基于”描述“僅基于”和“至少基于”兩者。
[0032]此外,術(shù)語“或”旨在表示包含性“或”而非排他性“或”。即,除非另外指明或從上下文能清楚地看出,否則短語“X采用A或B”旨在表示任何自然的可兼排列。S卩,短語“X米用A或B”得到以下任何實(shí)例的滿足:X米用A ;X米用B ;或X米用A和B兩者。另外,本申請(qǐng)和所附權(quán)利要求書中所用的冠詞“一”和“某” 一般應(yīng)當(dāng)被理解成表示“一個(gè)或多個(gè)”,除非另外聲明或者可從上下文中清楚看出是指單數(shù)形式。
[0033]結(jié)合本公開描述的各個(gè)說明性邏輯框、模塊、以及電路可用通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或其他可編程邏輯器件、分立的門或晶體管邏輯、分立的硬件組件、或其設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文中描述的功能的任何組合來實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器,但在替換方案中,該處理器可以是任何市售的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。處理器還可以被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的組合,例如DSP與微處理器的組合、多個(gè)微處理器、與DSP核心協(xié)作的一個(gè)或多個(gè)微處理器、或任何其他此類配置。
[0034]結(jié)合本公開描述的方法或算法的步驟可直接在硬件中、在由處理器執(zhí)行的軟件模塊中、或在這兩者的組合中體現(xiàn)。軟件模塊可駐留在本領(lǐng)域所知的任何形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中??墒褂玫囊恍┐鎯?chǔ)介質(zhì)的示例包括RAM存儲(chǔ)器、閃存存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、寄存器、硬盤、可移動(dòng)盤、⑶-ROM等。軟件模塊可包括單條指令、或多條指令,且可分布在若干不同的代碼段上,分布在不同的程序之間以及跨多個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)分布。存儲(chǔ)介質(zhì)可被耦合到處理器以使得該處理器能從/向該存儲(chǔ)介質(zhì)讀寫信息。替換地,存儲(chǔ)介質(zhì)可以被整合到處理器。
[0035]本文所公開的方法包括用于實(shí)現(xiàn)所描述的方法的一個(gè)或多個(gè)步驟或動(dòng)作。這些方法步驟和/或動(dòng)作可以彼此互換而不會(huì)脫離權(quán)利要求的范圍。換言之,除非指定了步驟或動(dòng)作的特定次序,否則具體步驟和/或動(dòng)作的次序和/或使用可以改動(dòng)而不會(huì)脫離權(quán)利要求的范圍。
[0036]本文中描述的實(shí)施例納入了 SAR ADC0需要SAR ADC的簡(jiǎn)要描述以便更好地理解本公開中所呈現(xiàn)的實(shí)施例。
[0037]圖1解說了無線系統(tǒng)100,其可包括多個(gè)移動(dòng)站108、多個(gè)基站110、基站控制器(BSC) 106、以及移動(dòng)交換中心(MSC) 102。系統(tǒng)100可以是GSM、EDGE、WCDMA、CDMA等等。MSC102可