CN103797711A - 用于自适应共模电平转换的设备和方法 - Google Patents

用于自适应共模电平转换的设备和方法 Download PDF

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Abstract

提供了用于自适应共模电平转换的设备和方法。在一个实施例中，提供了自适应电平转换器(ALS)(20)中的电平转换的方法。本技术包括将第一电容器(1a)和第二电容器(1b)的每一个充电至大约等于差分输入电压信号的共模电压与基准电压(VREF)之差的电压。本技术可进一步包括在ALS的第一输入(VINP)和第一输出(VOUTP)之间插入第一电容器以及在ALS的第二输入(VINN)和第二输出(VOUTN)之间插入第二电容器(1b)。本技术可进一步包括切换第一电容器(1a)和第二电容器(1b)以使得第一电容器被插入在第二输入(VINN)和第二输出(VOUTN)之间并且第二电容器(1b)被插入在第一输入(VINP)和第一输出(VOUTP)之间。

Description

用于自适应共模电平转换的设备和方法
技术领域
本发明的实施例涉及电子设备，更具体地说涉及电平转换器。
背景技术
诸如运算放大器或测量放大器之类的放大器可包括自适应电平转换器。例如，自适应电平转换器可被用来将放大器接收的差分输入信号的共模电压转换成更适合放大输入信号的共模电压电平。
在放大器包含自适应电平转换器可改进放大器的性能。例如，自适应电平转换器可具有比放大器的放大模块的输入电压工作范围大的输入电压工作范围，因此包含自适应电平转换器可有助于防止放大模块的输入电压工作范围限制放大器的总体输入电压工作范围。
需要自适应电平转换器具有改进的性能。此外，需要自适应电平转换器具有大输入电压工作范围、高共模抑制、低功耗以及低噪声。
发明内容
在一个实施例中，设备包括具有第一输入、第二输入、第一输出和第二输出的电平转换器，第一和第二输入被配置成接收差分输入电压信号，第一和第二输出被配置成提供差分输出电压信号。电平转换器包括包括第一电容器和第二电容器的多个电容器以及电耦接至多个电容器的多个开关。电平转换器被配置成经由多个开关在至少第一相位、第二相位、第三相位和第四相位上控制多个电容器的电连接。电平转换器进一步包括充电器模块，其被配置成在第三和第四相位的至少一部分期间将第一和第二电容器充电至大约等于差分输入电压信号的共模电压电平与基准电压之间的电压差的转移电压。多个开关被配置成在第一相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第一电容器以及在第二相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第一电容器。多个开关进一步被配置成在第一相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第二电容器以及在第二相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第二电容器。
在另一实施例中，设备包括具有第一输入、第二输入、第一输出和第二输出的电平转换器，第一和第二输入被配置成接收差分输入电压信号，第一和第二输出被配置成提供差分输出电压信号。电平转换器包括开关控制模块、包括第一电容器和第二电容器的多个电容器、以及电耦接至多个电容器的多个开关。开关控制模块被配置成经由多个开关在至少第一相位、第二相位、第三相位和第四相位上控制多个电容器的电连接。电平转换器进一步包括用于充电的装置，其被配置成在第三和第四相位的至少一部分期间将第一和第二电容器充电至大约等于差分输入电压信号的共模电压电平与基准电压之间的电压差的转移电压。开关控制模块被配置成经由多个开关在第一相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第一电容器以及在第二相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第一电容器。开关控制模块进一步被配置成经由多个开关在第一相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第二电容器以及在第二相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第二电容器。
在另一实施例中，一种电平转换的方法包括接收电平转换器的第一输入和第二输入之间的差分输入电压信号，以及将第一电容器和第二电容器的每一个充电至大约等于差分输入电压信号的共模电压与基准电压之差的电压。方法进一步包括在电平转换器的第一相位期间在第一输入和电平转换器的第一输出之间电连接第一电容器，以及在第一相位期间在第二输入与电平转换器的第二输出之间电连接第二电容器。方法进一步包括针对第一电容器和第二电容器切换连接，以使得在电平转换器的第二相位期间第一电容器被电连接在第二输入和第二输出之间，而且在第二相位期间第二电容器被电连接在第一输入和第一输出之间。
附图说明
图1是图示出放大器的一个示例的示意框图。
图2A-2D是图示出自适应电平转换器的一个实施例的各种相位的电路图。
图3A-3D是图示出自适应电平转换器的另一实施例的各种相位的电路图。
图4A和4B是图示出根据一个实施例的包括充电器模块的自适应电平转换器的电路图。
图5A和5B是图示出根据另一实施例的包括充电器模块的自适应电平转换器的电路图。
图6是图示出根据另一实施例的包括充电器模块的自适应电平转换器的电路图。
图7是图示出根据另一实施例的包括充电器模块的自适应电平转换器的电路图。
图8A和8B是图示出根据另一实施例的包括充电器模块的自适应电平转换器的电路图。
图9是包括用于自适应电平转换器的电容器结构的一个示例的集成电路的截面图。
图10A和10B是图示出自适应电平转换器的另一实施例的各种相位的电路图。
图11是图示出用于自适应电平转换器的切换组件的示例的电路图。
具体实施方式
以下对具体实施例的详细描述代表了本发明特定实施例的各种说明。但是，本发明可按照权利要求所限定和覆盖的多种不同方式来实现。在说明书中，对附图标记了参考标号，其中类似的参考标号表示相同或者功能类似的元素。
图1是图示出放大器10的一个示例的示意框图。放大器10包括自适应电平转换器12和放大模块14。例如，放大器10可以是运算放大器或测量放大器。
放大器10包括正或非反向输入终端VIN+、负或反向输入终端VIN-和输出终端VOUT。自适应电平转换器包括第一输入VINP、第二输入VINN、第一输出VOUTP和第二输出VOUTN。放大模块14包括非反向输入、反向输入和输出。
自适应电平转换器12的第一和第二输入VINP，VINN分别电连接至放大器10的非反向及反向输入终端VIN+，VIN-。自适应电平转换器12的第一和第二输出VOUTP，VOUTN分别电连接至放大模块14的非反向及反向输入。放大模块14的输出电连接至放大器10的输出终端VOUT。
放大器10可用于放大非反向及反向输入终端VIN+，VIN-之间的电压差，以在输出终端VOUT产生放大的输出电压信号。虽然在具体实施方式中，放大器10被图示为包括单端电压输出，但是放大器10可被配置成产生差分输出电压。
如下文将详细描述的那样，自适应电平转换器12可用于转换第一和第二电压输入VINP，VINN之间接收的差分输入电压信号的共模电压电平。例如，在一些实施方式中，自适应电平转换器12可被配置成产生第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN之间的差分输出电压信号，其具有与第一和第二电压输入VINP，VINN之间接收的差分输入电压信号大约相同的差分信号幅值。然而，第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的共模电平可相对于第一和第二电压输入VINP，VINN的共模电压电平转移。
放大模块14可包括配置成实现放大器10的期望的总体性能的一个或多个放大级。例如，在一些配置中，放大模块14可包括一个或多个放大级，其被级联以获取期望的总。在一些实施方式中，放大模块14还可包括用于控制放大器10的输出电阻的输出级。放大模块14可包括任意适当的放大级，包括例如电压放大级、电流放大级、跨导放大级和/或互阻抗放大级。
自适应电平转换器12可用于改善放大器10的总体性能。例如，自适应电平转换器12可被配置成具有比放大模块14的输入电压工作范围大的输入电压工作范围。由此，在放大器10的输入包括自适应电平转换器12可有助于防止放大模块14的输入电压工作范围限制放大器10的总的输入电压工作范围。
自适应电平转换器12还可有利于改进放大器10的共模抑制比(CMRR)。在一些实施方式中，自适应电平转换器12可使得放大器10的总CMRR以大约等于自适应电平转换器12的CMRR的系数增大。例如，在一些配置中，放大器10的总CMRR可以大约等于CMRR12*CMRR14，其中CMRR12是自适应电平转换器12的CMRR，CMRR14是放大模块14的CMRR。由此，在放大器10中包括自适应电平转换器12可改进放大器的总CMRR，从而缓解与放大模块14相关的设计约束和/或避免需要在放大器10中采用更复杂或昂贵的CMRR改进方案，例如与修整精度电阻器相关的改进方案。
在一些实施方式中，通过将在非反向及反向输入终端VIN+，VIN-上接收的差分输入电压信号的共模电压转换至允许放大模块14使用具有相对高的增益和小尺寸但是具有相对低的击穿电压的低工作电压晶体管的共模电压电平，自适应电平转换器12可改进放大器10的性能。例如，自适应电平转换器12可用于将放大模块14的输入处的共模电压电平控制成与放大模块14的输入晶体管的相对低的栅源和/或漏源电压偏置条件相关的电压电平。由此，自适应电平转换器12可允许放大模块14的输入晶体管是低工作电压晶体管，从而针对给定量的电路面积改进放大器10的增益、线性度、功耗和/或其它性能特征。
自适应电平转换器12的噪声性能可对放大器10的性能具有相对大的影响。例如，由于自适应电平转换器12的第一和第二输出VOUTP，VOUTN分别电连接至放大模块14的非反向及反向输入，自适应电平转换器12的第一和第二输出VOUTP，VOUTN处的噪声分量可被放大模块14放大并增进放大器10的总体噪声。
虽然已经在图1的放大器10的情况下图示了自适应电平转换器12，但是一个或多个自适应电平转换器可用作IC的宽阵列以及配置成放大电子信号的其他电子装置中。由此，本文描述的自适应电平转换器可用于具有不同电路拓扑结构的放大器。
图2A-2D是图示出自适应电平转换器20的一个实施例的各种相位的电路图。自适应电平转换器20包括第一电容器1a、第二电容器1b、第三电容器2a、第四电容器2b、第一至第八切换组件18a-18h、和充电器模块16。第一和第二电容器1a，1b在此可被称为第一对电容器，第三和第四电容器2a，2b在此可被称为第二对电容器。
自适应电平转换器20进一步包括第一电压输入VINP、第二电压输入VINN、第一电压输出VOUTP、和第二电压输出VOUTN。第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN分别电连接至第二和第四切换组件18b，18d。第一和第二电压输入VINP，VINN分别电连接至第一和第三切换组件18a，18c。充电器模块16电连接至第五至第八切换组件18e-18h，而且被配置成接收电压基准VREF。第一至第八切换组件18a-18h电耦接至第一对电容器1a，1b并电耦接至第二对电容器2a，2b，而且可用于控制电容器在自适应电平转换器20的各种相位上的电连接。
自适应电平转换器20可用于将在第一和第二电压输入VINP，VINN之间接收的差分输入电压信号的共模电压电平转移至大约等于基准电压VREF的共模电压电平。例如，如下文所述，自适应电平转换器20可被配置成在第一电压输出VOUTP上产生大约等于(VINP-VSHIFT)的电压并且在第二电压输出VOUTN上产生大约等于(VINN-VSHIFT)的电压，其中VSHIFT大约等于共模输入电压(VINP+VINN)/2与基准电压VREF之差。
图2A-2D分别示出了自适应电平转换器20在第一相位、第二相位、第三相位和第四相位期间的电连接的一个示例。
如图2A所示，在第一相位期间，切换组件18a-18h可被配置成将第一电容器1a电连接在第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间，将第二电容器1b电连接在第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间，将第二对电容器2a，2b电连接至充电器模块16。此外，如图2B所示，在自适应电平转换器20的第二相位期间，切换组件18a-18h可被配置成将第一电容器1a电连接在第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间，将第二电容器1b电连接在第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间，将第二对电容器2a，2b电连接至充电器模块16。
在图2C所示的自适应电平转换器20的第三相位期间，切换组件18a-18h可被配置成将第三电容器2a电连接在第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间，将第四电容器2b电连接在第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间，将第一对电容器1a，1b电连接至充电器模块16。此外，如图2D所示，在自适应电平转换器20的第四相位之间，切换组件18a-18h可被配置成将第三电容器2a电连接在第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间，将第四电容器2b电连接在第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间，将第一对电容器1a，1b电连接至充电器模块16。
自适应电平转换器20可被配置成随时间在与第一、第二、第三和第四相位相关的电连接之间进行切换。例如，自适应电平转换器20可被配置成从第一相位的电连接切换至第二相位的电连接，从第二相位的电连接切换至第三相位的电连接，从第三相位的电连接切换至第四相位的电连接，从第四相位的电连接切换回第一相位的电连接。自适应电平转换器20可被配置成在每个相位工作任意适当的时间段（例如，包括针对每个相位介于大约100ns至大约100ms的范围的时间）。然而，本领域技术人员可以容易确定其他时间值。本领域技术人员可以理解的是，自适应电平转换器20无需在每个相位保持相同的时间量，而且自适应电平转换器20可被配置成利用更多或更少的相位工作。
通过使自适应电平转换器20在第一、第二、第三和第四相位之间切换，自适应电平转换器20可对第一和第二电压输入VINP，VINN之间接收的差分输入电压信号的共模电压进行转换以产生第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN之间的差分输出电压信号，其共模电压大约等于基准电压VREF而且其差分电压大约等于第一和第二电压输入VINP，VINN之间的差分输入电压。例如，自适应电平转换器20可被配置成在第一电压输出VOUTP上产生大约等于(VINP-VSHIFT)的电压并且在第二电压输出VOUTN上产生大约等于(VINN-VSHIFT)的电压，其中VSHIFT等于共模输入电压(VINP+VINN)/2与基准电压VREF的电压之差。
充电器模块16可用于将一个或多个电容器充电至大约等于基准电压VREF的电压与第一和第二电压输入VINP，VINN的共模电压之差的电压。例如，分别在图2A和2B所示的自适应电平转换器20的第一和第二相位期间，充电器模块16可被配置成将第三和第四电容器2a，2b的每一个的两端的电压充电至大约等于第一和第二电压输入VINP，VINN的共模输入电压与基准电压VREF之差的电压VSHIFT。此外，分别在图2C和2D所示的自适应电平转换器20的第三和第四相位期间，充电器模块16可被配置成第一和第二电容器1a，1b的每一个的两端的电压充电至大约等于VSHIFT。
第一至第四切换组件18a-18d可被配置成在自适应电平转换器20的输入和输出之间插入充电的电容器，从而产生具有转移的共模电压电平的差分输出电压信号。例如，第一对电容器1a，1b可在第一和第二相位期间被插入自适应电平转换器20的输入和输出之间，而且第二对电容器2a，2b可在第三和第四相位期间被插入自适应电平转换器20的输入和输出之间。如图2A-2D所示，电容器可被定期地充电以将每个电容器两端的电压保持为大约等于VSHIFT。例如，第二对电容器2a，2b可在自适应电平转换器20的第一和第二相位期间被充电，第一对电容器1a，1b可在自适应电平转换器20的第三和第四相位期间被充电。
当电容器从充电器模块16断开连接时，采样噪声可导致断开连接的电容器两端的电压偏离转移电压VSHIFT。例如，在将自适应电平转换器20从与第四相位相关的连接转变为与第一相位相关的连接时，在电容器从充电器模块16断开连接时可在第一和第二电容器1a，1b的每一个的两端产生电压采样误差。采样噪声会促进放大器14的输入处的差分噪声，从而使得放大器10的总体噪声性能衰退。
为了有助于降低或消除采样噪声，第一和第二电容器1a，1b可有效地定期交换以抵消采样噪声。例如，第一电容器1a可在第一相位期间电连接在第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间而且在第二相位期间电连接在第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间，同时第二电容器1b可在第一相位期间电连接在第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间而且在第二相位期间电连接在第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间。类似地，通过在第三相位期间将第三电容器2a电连接在第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间并且在第四相位期间将第三电容器2a电连接在第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间，以及通过在第三相位期间将第四电容器2b电连接在第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间并且在第四相位期间将第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间，可降低或消除与第三和第四电容器2a，2b相关的采样噪声。
在一些实施方式中，第一对电容器1a，1b和第二对电容器2a，2b中的每个电容器均有选自大约0.1pF至大约1000pF的范围内的电容（例如，大约10pF）。然而，本领域技术人员将很容易想到其它电容值。
可以按照任意适当的方式产生基准电压VREF。例如，在一些实施方式中，可以利用其上布置了自适应电平转换器20的IC中的电压校准器或其它适当的电压发生器来产生基准电压VREF。然而，在其它实施方式中，基准电压VREF可电连接至IC的引脚或焊盘以允许终端用户，包括例如电路板制造商，控制基准电压VREF的电压。
图3A-3D是图示出自适应电平转换器30的另一实施例的各种相位的电路图。自适应电平转换器30包括第一电压输入VINP、第二电压输入VINN、第一电压输出VOUTP、第二电压输出VOUTN、第一电容器1a、第二电容器1b、第三电容器2a、第四电容器2b、第五电容器3a、第六电容器3b、第一至第十二切换组件18a-18l、以及充电器模块16。第五和第六电容器3a，3b在此可被称为第三对电容器。
图3A-3D的自适应电平转换器30类似于图2A-2D的自适应电平转换器20。然而，不同于图2A-2D的自适应电平转换器20，图3A-3D的自适应电平转换器30进一步包括第九至第十二切换组件18i-18l和第三对电容器3a，3b。例如，第九切换组件18i电连接至第一电压输入VINP，第十切换组件18j电连接至第一电压输出VOUTP，第十一切换组件18k电连接至第二电压输入VINN，而且第十二切换组件18l电连接至第二电压输出VOUTN。
第九至第十二切换组件18i-18l可用于控制自适应电平转换器30在各种相位上第三对电容器3a，3b的电连接。例如，在图3A和3C所示的第一和第三相位期间，第九至第十二切换组件18i-18l可被配置成将第五电容器3a电连接在第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间并将第六电容器3b电连接在第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间。此外，如图3B和3D所示，在自适应电平转换器30的第二和第四相位期间，第九至第十二切换组件18i-18l可被配置成将第五电容器3a电连接在第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间并且将第六电容器3b电连接在第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间。
在一些实施方式中，自适应电平转换器被布置成包括在第一和第二电压输入和第一和第二电压输出之间定期切换、但是不被充电器模块16充电的一个或多个电容器。
自适应电平转换器30可用于将第一和第二电压输入VINP，VINN之间接收的差分输入电压信号的共模电压电平转换至大约等于基准电压VREF的共模电压电平。例如，自适应电平转换器30可被配置成在第一电压输出VOUTP上产生大约等于(VINP-VSHIFT)的电压在第二电压输出VOUTN上产生大约等于(VINN-VSHIFT)的电压，其中VSHIFT等于共模输入电压(VINP+VINN)/2和基准电压VREF之差。
虽然图3A-3D图示出包括第三对电容器3a，3b的自适应电平转换器的各种相位的一个示例，但是其他配置也是可行的。
图4A和4B是图示出根据一个实施例的包括充电器模块42的自适应电平转换器40的电路图。自适应电平转换器40包括第一电压输入VINP、第二电压输入VINN、第一电压输出VOUTP、第二电压输出VOUTN、第一至第八切换组件18a-18h、第一对电容器1a，1b、第二对电容器2a，2b和充电器模块42。
充电器模块42包括第一放大模块44a、第二放大模块44b、第一切换组件48a和第二切换组件48b。第一和第二放大模块44a，44b的每一个都包括非反向输入、反向输入、和输出。第一和第二放大模块44a，44b的非反向输入分别电连接至自适应电平转换器40的第一和第二电压输入VINP，VINN。第一放大模块44a的反向输入电连接至第一放大模块44a的输出，第二放大模块44b的反向输入电连接至第二放大模块44b的输出。
第一和第二放大模块44a，44b被电连接在反馈配置中。例如，第一和第二放大模块44a，44b的输出分别电连接至第一和第二放大模块44a，44b的反向输入。通过按照这样的方式电连接第一和第二放大模块44a，44b，第一和第二放大模块44a，44b的输出可被配置成分别产生大约等于第一和第二电压输入VINP，VINN的电压的电压。
充电器模块42可用于在自适应电平转换器40的各种相位上对第一对电容器1a，1b和第二对电容器2a，2b充电。例如，图4A和4B分别图示出自适应电平转换器40和充电器模块42在自适应电平转换器40的第一相位和第二相位期间的电连接。
如图4A所示，在自适应电平转换器40的第一相位期间，充电器模块42的第一和第二切换组件48a，48b可被配置成分别将第一和第二放大模块44a，44b的输出电连接至第三和第四电容器2a，2b的第一端。此外，如图4A所示，第三和第四电容器2a，2b的第二端在第一相位期间可被电连接至基准电压VREF。在图2B所示的自适应电平转换器40的第二相位期间，充电器模块42的第一和第二切换组件48a，48b可被配置成将第三和第四电容器2a，2b的第一端电连接在一起，而且第三和第四电容器2a，2b的第二端可被电连接至基准电压VREF。
通过在图4A和4B所示的配置之间切换充电器模块42，充电器模块42可第二对电容器2a，2b上充上大约等于VSHIFT的电压。例如，在图4A所示的自适应电平转换器40的第一相位期间，第三电容器2a的第一端可被充电至大约等于第一电压输入VINP的电压的电压，而且第四电容器2b的第一端可被充电至大约等于大约等于第二电压输入VINN的电压的电压。此外，在图4B所示的自适应电平转换器40的第二相位期间，第三和第四电容器2a，2b的第一端可电连接在一起以使得第三和第四电容器2a，2b的第一端的电压大约等于第一和第二电压输入VINP，VINN的共模输入电压(VINP+VINN)/2。由于第三和第四电容器2a，2b的第二端在第一和第二相位期间可被充电至大约等于基准电压VREF的电压，充电器模块42可用于将第二对电容器2a，2b两端的电压充电至大约等于VSHIFT，其中VSHIFT是共模输入电压(VINP+VINN)/2与基准电压VREF的电压之差。
充电器模块42可被配置成在自适应电平转换器40的第三相位和第四相位期间将第一对电容器1a，1b充电至大约等于VSHIFT的电压。例如，参考图2A-2D和4A-4B，第一对电容器1a，1b可在自适应电平转换器40的第三和第四相位期间被电连接至充电器模块42，而且充电器模块42可通过在自适应电平转换器40的第三相位期间切换至图4A所示的连接并且在自适应电平转换器40的第四相位期间切换至图4B所示的连接，对第一对电容器1a，1b充电。
相对于省略了第一和第二放大模块44a，44b的设计，包括第一和第二放大模块44a，44b可有助于降低自适应电平转换器40的输入偏移电流。例如，第一和第二放大模块44a，44b可被配置成具有相对高的输入阻抗，由此将自适应电平转换器40的第一和第二电压输入VINP，VINN电连接至第一和第二放大模块44a，44b的非反向输入可有助于降低与对第一对电容器1a，1b和第二对电容器2a，2b进行充电和/或放电相关的自适应电平转换器40的输入偏移电流。
图5A和5B是图示出根据另一实施例的包括充电器模块52的自适应电平转换器50的电路图。自适应电平转换器50包括第一电压输入VINP、第二电压输入VINN、第一电压输出VOUTP、第二电压输出VOUTN、第一至第八切换组件18a-18h、第一对电容器1a，1b、第二对电容器2a，2b和充电器模块52。充电器模块52包括第一和第二切换组件48a，48b。
图5A和5B的自适应电平转换器50类似于图4A和4B的自适应电平转换器40。然而，不同于图4A和4B的自适应电平转换器40的充电器模块42，图5A和5B的自适应电平转换器50的充电器模块52不包括第一和第二放大模块44a，44b。实际上，图5A和5B的充电器模块52被配置成在自适应电平转换器50的第一相位期间使用第一和第二切换组件48a，48b将第一和第二电压输入VINP，VINN电连接至第三和第四电容器2a，2b的第一端，并且在自适应电平转换器50的第二相位期间使用第一和第二切换组件48a，48b将第三和第四电容器2a，2b的第一端电连接在一起。
通过在图5A和5B所示的配置之间切换充电器模块52，充电器模块52可在第二对电容器2a，2b上充大约等于VSHIFT的电压。充电器模块52还可被配置成在自适应电平转换器50的第三相位和第四相位期间在第一对电容器1a，1b上充大约等于VSHIFT的电压。例如，参考图2A-2D和5A-5B，第一对电容器1a，1b可在自适应电平转换器50的第三和第四相位期间被电连接至充电器模块52，而且通过在自适应电平转换器50的第三相位期间切换至图5A所示的连接并且在自适应电平转换器50的第四相位期间切换至图5B所示的连接，充电器模块52可对第一对电容器1a，1b充电。
通过从充电器模块52省略第一和第二放大模块44a，44b，可以降低充电器模块52的复杂度。然而，图5A和5B的充电器模块52可具有比图4A和4B的充电器模块42相关的输入偏离电流大的输入偏离电流。例如，第一和第二电压输入VINP，VINN可在自适应电平转换器50的第一相位具有与对第二对电容器2a，2b充电和/或放电相关的输入偏离电流，而且在自适应电平转换器50的第三相位期间具有与对第一对电容器1a，1b充电和/或放电相关的输入偏离电流。
图7是图示出根据另一实施例的包括充电器模块62的自适应电平转换器60的电路图。自适应电平转换器60包括第一电压输入VINP、第二电压输入VINN、第一电压输出VOUTP、第二电压输出VOUTN、第一至第八切换组件18a-18h、第一对电容器1a，1b、第二对电容器2a，2b和充电器模块62。
充电器模块62包括第一和第二放大模块44a，44b、第一电阻器66a和第二电阻器66b。第一和第二放大模块44a，44b的每一个都包括非反向输入、反向输入、和输出。第一和第二放大模块44a，44b的非反向输入分别电连接至自适应电平转换器60的第一和第二电压输入VINP，VINN。第一放大模块44a的反向输入电连接至第一放大模块44A的输出和第一电阻器66a的第一端。第二放大模块44b的反向输入电连接至第二放大模块44b的输出和第二电阻器66b的第一端。第二电阻器66b进一步包括与第一电阻器66a的第二端电连接的第二端。
第一和第二放大模块44a，44b被电连接在反馈配置中。例如，第一和第二放大模块44a，44b的输出分别电连接至第一和第二放大模块44a，44b的反向输入。通过按照这样的方式电连接第一和第二放大模块44a，44b，第一和第二放大模块44a，44b的输出可被配置成分别产生大约等于第一和第二电压输入VINP，VINN的电压的电压。此外，第一和第二电阻器66a，66b可被选择成具有大约相等的电阻，从而在第一和第二电阻器66a，66b的第二端上产生大约等于第一和第二电压输入VINP，VINN的共模输入电压(VINP+VINN)/2的电压。
充电器模块62可用于在自适应电平转换器60的各种相位上对第一对电容器1a，1b和第二对电容器2a，2b充电。例如，参考图2A-2D和6，第二对电容器2a，2b可在自适应电平转换器60的第一和第二相位期间被电连接至充电器模块62，而且第一对电容器1a，1b可在自适应电平转换器60的第三和第四相位期间被电连接至充电器模块62。此外，充电器模块62可被配置成在电连接至充电器模块62的一个或多个电容器的两端充大约等于VSHIFT的电压，其中VSHIFT是共模输入电压(VINP+VINN)/2与基准电压VREF的电压之差。例如，在自适应电平转换器60的第一相位期间，充电器模块62可将第三和第四电容器2a，2b的第一端充电成大约等于共模输入电压(VINP+VINN)/2的电压，而且将第三和第四电容器2a，2b的第二端充电成大约等于基准电压VREF的电压，从而在第二对电容器2a，2b两端充上大约等于VSHIFT的电压。
图7是图示出根据另一实施例的包括充电器模块72的自适应电平转换器70的电路图。自适应电平转换器70包括第一电压输入VINP、第二电压输入VINN、第一电压输出VOUTP、第二电压输出VOUTN、第一至第八切换组件18a-18h、第一对电容器1a，1b、第二对电容器2a，2b和充电器模块72。
充电器模块72包括第一和第二放大模块44a，44b、第一和第二电阻器66a，66b、第三电阻器66c、第三放大模块74和第一和第二反馈电容器76a，76b。第一和第二放大模块44a，44b的每一个都包括非反向输入、反向输入、和输出。第三放大模块74包括非反向输入、反向输入、非反向输出和反向输出。第一和第二放大模块44a，44b的非反向输入分别电连接至自适应电平转换器70的第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN。第一放大模块44a的反向输入电连接至第一放大模块44A的输出和第一电阻器66a的第一端。第二放大模块44b的反向输入电连接至第二放大模块44b的输出和第二电阻器66b的第一端。第二电阻器66b进一步包括第二端，其电连接至第一电阻器66a的第二端、第三放大模块74的非反向输入、以及第一反馈电容器76a的第一端。第一反馈电容器76a进一步包括第二端，其电连接至第三放大模块74的反向输出。第三电阻器66c包括电连接至电压基准VREF的第一端、与第三放大模块74的反向输入和第二反馈电容器76b的第一端电连接的第二端。第二反馈电容器76b进一步包括与第三放大模块74的非反向输出电连接的第二端。
第一和第二放大模块44a，44b的输出可分别具有大约等于第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的电压的电压。例如，第一和第二放大模块44a，44b的非反向输入电连接至第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN，第一和第二放大模块44a，44b被配置成具有其中第一和第二放大模块44a，44b的输出分别电耦接至第一和第二放大模块44a，44b的反向输入的反馈配置。此外，第一和第二电阻器66a，66b可被选择成具有大约相等的电阻，从而在第三放大模块74的非反向输入上产生大约等于第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的共模输出电压(VOUTP+VOUTN)/2的电压。
第三放大模块74被电连接在其中第一反馈电容器76a被电连接在第三放大模块74反向输出和非反向输入之间、而且第二反馈电容器76b被电连接在第三放大模块74的非反向输出和反向输入之间的反馈配置中。此外，第三放大模块74的反向电压输入利用第三电阻器66c电连接至电压基准VREF，而且第三放大模块74的非反向电压输入被配置成接收大约等于共模输出电压(VOUTP+VOUTN)/2的电压。
通过按照这样的方式电连接第三放大模块74，第三放大模块74可将自适应电平转换器70第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的共模电压控制成大约等于基准电压VREF。例如，第三放大模块74的反馈可导致第三放大模块74的非反向输入的电压大约等于第三放大模块74的反向输入的电压，这可能在共模输出电压(VOUTP+VOUTN)/2大约等于基准电压VREF时出现。
充电器模块72可用于在自适应电平转换器70的各种相位上对第一对电容器1a，1b和第二对电容器2a，2b充电。例如，参考图2A-2D和7，第二对电容器2a，2b可在自适应电平转换器70的第一和第二相位期间电连接在充电器模块72的第三放大模块74的非反向及反向输出之间，而且第一对电容器1a，1b可在自适应电平转换器70的第三和第四相位期间电连接在充电器模块72的第三放大模块74的非反向及反向输出之间。
在自适应电平转换器70中包括充电器模块72可利用自适应电平转换器70改进放大器的输入电压工作范围。例如，在一些实施方式中，第一和第二放大模块44a，44b可不工作或具有相对高和/或相对低的输入电压下的差性能。由于所示的充电器模块72电连接至自适应电平转换器70的第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN而不是第一和第二电压输入VINP，VINN，第一和第二放大模块44a，44b不会限制自适应电平转换器70的总体输入电压工作范围。
图8A和8B是图示出根据另一实施例的包括充电器模块78的自适应电平转换器75的电路图。自适应电平转换器75包括第一电压输入VINP、第二电压输入VINN、第一电压输出VOUTP、第二电压输出VOUTN、第一至第八切换组件18a-18h、第一对电容器1a，1b、第二对电容器2a，2b和充电器模块78。
充电器模块78包括第一放大模块44a、第二放大模块44b、第三放大模块74、第一反馈电容器76a、第二反馈电容器76b、第一至第六切换组件19a-19f和第一至第三电容器4a-4c。第一和第二放大模块44a，44b的非反向输入分别电连接至自适应电平转换器75的第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN。第一放大模块44a的反向输入电连接至第一放大模块44A的输出和第一切换组件19a。第二放大模块44b的反向输入电连接至第二放大模块44b的输出和第三切换组件19c。第二和第四切换组件19b，19d电连接至第三放大模块74的非反向输入以及第一反馈电容器76a的第一端。第一反馈电容器76a的第二端电连接至第三放大模块74的反向输出。第五切换组件19e电连接至电压基准VREF。第六切换组件19f电连接至第三放大模块74的反向输入和第二反馈电容器76b的第一端。第二反馈电容器76b的第二端电连接至第三放大模块74的非反向输出。
第一和第二放大模块44a，44b的输出可分别具有大约等于第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的电压的电压。例如，第一和第二放大模块44a，44b的非反向输入分别电连接至第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN，而且第一和第二放大模块44a，44b被配置成处于其中第一和第二放大模块44a，44b的输出分别电耦接至第一和第二放大模块44a，44b的反向输入的反馈配置中。
充电器模块78可用于在自适应电平转换器75的各种相位内对第一对电容器1a，1b和第二对电容器2a，2b充电。例如，图8A和8B分别图示出自适应电平转换器75的第一相位和第二相位期间自适应电平转换器75和充电器模块78的电连接。图8A和8B所示的充电器模块78的连接可分别在自适应电平转换器75的第三相位和第四相位期间类似。
在自适应电平转换器75的第一和第三相位期间，充电器模块78的第一和第三切换组件19a，19c可被配置成分别将第一和第二放大模块44a，44b的输出电连接至充电器模块78第一和第二电容器4a，4b的第一端。此外，充电器模块78的第五切换组件19e可被配置成将充电器模块78第三电容器4c的第一端电连接至电压基准VREF。而且，第一、第二和第三电容器4a-4c的第二端可分别电连接至第一电压V1、第二电压V2和第三电压V3。第一、第二和第三电压V1-V3可具有任意适当的电压电平。例如，在一些实施方式中，第一、第二和第三电压V1-V3可每一个都被电连接至接地电源。在自适应电平转换器75的第二和第四相位期间，充电器模块78的第二和第四切换组件19b，19d可被配置成将充电器模块78的第一和第二电容器4a，4b的第一端电连接在一起并电连接至第三放大模块74的非反向输入，充电器模块78的第六切换组件19f可被配置成将第三放大模块74的反向输入电连接至基准电压VREF。
通过将充电器模块78在图8A和8B所示的配置之间进行切换，充电器模块78在第二对电容器2a，2b上充大约等于VSHIFT的电压。例如，第三放大模块74的反馈可导致第三放大模块74的非反向输入的电压大约等于第三放大模块74的反向输入的电压，这会在共模输出电压(VOUTP+VOUTN)/2大约等于基准电压VREF时出现。
充电器模块78可用于在自适应电平转换器75的各种相位内对第一对电容器1a，1b和第二对电容器2a，2b充电。例如，参考图2A-2D和8A-8B，第二对电容器2a，2b可在自适应电平转换器75的第一和第二相位期间电连接在充电器模块78的第三放大模块74的非反向及反向输出之间，而且第一对电容器1a，1b可在自适应电平转换器75的第三和第四相位期间电连接在充电器模块78的第三放大模块74的非反向及反向输出之间。
在自适应电平转换器78中包括充电器模块78可利用自适应电平转换器75改进放大器的输入电压工作范围。例如，在一些实施方式中，第一和第二放大模块44a，44b可不工作或具有相对高和/或相对低的输入电压下的差性能。由于所示的充电器模块78电连接至自适应电平转换器75的第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN而不是第一和第二电压输入VINP，VINN，第一和第二放大模块44a，44b不会限制自适应电平转换器75的总体输入电压工作范围。此外，不同于图7的充电器模块72，图8A-8B的充电器模块78无需包括第一至第三电阻器66a-66c。由此，在一些实施方式中，图8A-8B的自适应电平转换器75可具有比图7的自适应电平转换器70小的电路面积。
虽然图8A和8B图示出自适应电平转换器75的各种相位期间的充电器模块78的一个可能配置，但是其他配置也是可行的。例如，自适应电平转换器75可修改以使得充电器模块78在自适应电平转换器75的第二和第四相位期间处于图8A所示的配置、并且使得充电器模块78在自适应电平转换器75的第一和第三相位期间处于图8B所示的配置。而且，虽然图8A-8B图示出其中充电器模块78包括六个切换组件19a-19f和三个电容器4a-4c的配置，自适应电平转换器75可被配置成包括附加的切换组件和/或电容器。
图9是包括用于自适应电平转换器的电容器结构的一个示例的集成电路(IC)80的截面图。所示的IC包括衬底88以及第一、第二和第三导体部分81-83。如图9所示，第三导体部分83被布置在衬底88上，第二导体部分82被布置在第三导体部分83上，而且第一导体部分81被布置在第二导体部分82上。
第一和第二导体部分81，82可操作作为电容器的第一和第二板或端。例如，第一和第二导体部分81，82可由IC80的金属层形成，而且可操作在金属绝缘体金属(MIM)电容器结构中。第一和第二导体部分81，82可具有被选择成实现期望电容的面积。例如，第一和第二导体部分可由IC80的金属层形成，而且从衬底88上看到的第一和第二导体部分81，82之间的重叠面积可被选择成实现期望的总电容。虽然第一和第二导体部分81，82可被称为电容器的第一板和第二板，但是当电容器被插入电平转换器的输入和输出之间时，电容器可以按照任意适当的方式定向。例如，在一些实施方式中，第一导体部分81可被电连接至电平转换器的输入，而且第二导体部分82可被电连接至电平转换器的输出，同时在其它实施方式中，第二导体部分82可被电连接至电平转换器的输入，第一导体部分81可被电连接至电平转换器的输出。
除了第一板和第二板，电容器可包括与电容器的寄生电容相关的背板。例如，当使用第一和第二导体部分81，82作为电容器的第一和第二板时，第一和/或第二导体部分81，82可具有IC80的其它结构的寄生电容。例如，在所示的配置中，第二导体部分82和第三导体部分83之间可能存在寄生电容。而且，即使在其中省略第三导体部分83的实施方式中，第一和/或第二导体部分81，82可具有IC80的衬底88(例如，n型或p型扩散区)和/或其它结构的寄生电容。这里使用的术语电容器的“背板”（包括第一板和第二板）指的可以是IC的与第一板和/或第二板操作的作为寄生电容器的节点。
对与电容器的背板相关的寄生电容充电和/或放电可在自适应电平转换器中产生输入偏离电流。为了有助于防止或降低与电容器的背板相关的输入偏离电流，在一些实施方式中，可利用缓冲器电路对电容器的背板充电，如下文所述。
图10A和10B是图示出自适应电平转换器90的另一实施例的各种相位的电路图。自适应电平转换器90包括第一电压输入VINP、第二电压输入VINN、第一电压输出VOUTP、第二电压输出VOUTN、第一电容器1a、第二电容器1b、第三电容器2a、第四电容器2b、第一至第八切换组件18a-18h、充电器模块16、第一和第二缓冲器电路94a，94b、和第一和第二缓冲器切换组件98a，98b。图10A和10B分别图示出自适应电平转换器90在第一相位期间和在第二相位期间的电连接。
图10A和10B的自适应电平转换器90类似于图2A和2B的自适应电平转换器20。然而，不同于图2A和2B的自适应电平转换器20，图10A和10B的自适应电平转换器90进一步包括第一和第二缓冲器电路94a，94b以及第一和第二缓冲器切换组件98a，98b。此外，在图10A和10B中，已经图示了第一和第二电容器1a，1b的背板结构。第一缓冲器电路94a包括与第一电压输出VOUTP电连接的输入以及与第一缓冲器切换组件98a电连接的输出。第二缓冲器电路94b包括与第二电压输出VOUTN电连接的输入以及与第二缓冲器切换组件98b电连接的输出。第一和第二缓冲器电路94a，94b的每一个的增益可被配置成等于一，以使得第一缓冲器电路94a的输出处的电压大约等于第一缓冲器电路94a的输入处的电压，而且使得第二缓冲器电路94b的输出处的电压大约等于第二缓冲器电路94b的输入处的电压。
第一和第二缓冲器电路94a，94b和第一和第二缓冲器切换组件98a，98b可用于降低自适应电平转换器90的输入偏离电流。例如，在图10A所示的自适应电平转换器90的第一相位期间，第一和第二缓冲器切换组件98a，98b可被配置成将第一和第二缓冲器电路94a，94b的输出分别电连接至第一和第二电容器1a，1b的背板，从而将第一和第二电容器1a，1b的背板分别充电至大约等于第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的电压。此外，在图10B所示的自适应电平转换器90的第二相位期间，第一和第二缓冲器切换组件98a，98b可被配置成将第一和第二缓冲器电路94a，94b分别电连接至第二和第一电容器1b，1a的背板的输出，从而将第二和第一电容器1b，1a的背板分别充电至大约等于第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的电压。
通过按照这样的方式电连接第一和第二缓冲器电路94a，94b和第一和第二缓冲器切换组件98a，98b，与对第一和第二电容器1a，1b的背板充电和/或放电相关的电流可由第一和第二缓冲器电路94a，94b提供，而不是由在第一和第二电压输入VINP，VINN上产生差分输入信号的电路提供。由此，第一和第二缓冲器电路94a，94b和第一和第二缓冲器切换组件98a，98b可用于降低自适应电平转换器90的输入偏离电流。
虽然图10A和10B分别图示出自适应电平转换器90在第一相位期间和在第二相位期间的电连接，但是第一和第二缓冲器电路94a，94b可被配置成分别在自适应电平转换器90的第三相位和第四相位内对第二对电容器2a，2b的背板充电。例如，在自适应电平转换器90的第三相位期间，第一和第二缓冲器切换组件98a，98b可被配置成将第一和第二缓冲器电路94a，94b的输出分别电连接至第三和第四电容器2a，2b的背板，从而分别将第三和第四电容器2a，2b的背板充电至大约等于第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的电压。此外，在自适应电平转换器90的第四相位期间，第一和第二缓冲器切换组件98a，98b可被配置成分别将第一和第二缓冲器电路94a，94b的输出电连接至第四和第三电容器2b，2a的背板，而分别将第四和第三电容器2b，2a的背板电连接至大约等于第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的电压。
虽然图10A和10B图示出其中第一和第二缓冲器电路94a，94b的输入分别电连接至第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的配置，第一和第二缓冲器电路94a，94b的输入可以以其它方式电连接，例如包括连接至自适应电平转换器90的第一和第二电压输入VINP，VINN。
虽然第一和第二缓冲器电路94a，94b和第一和第二缓冲器切换组件98a，98b可用于降低自适应电平转换器90的输入偏离电流，但是在一些实施方式中，对电容器的背板充电会导致自适应电平转换器90的第一和第二电压输入VINP，VINN上和/或第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN上的共模电压毛刺。
在一个实施例中，自适应电平转换器90被配置成包括其中电容器的背板在被插入适应电平转换器90的输入和输出之间之前被预充电的预充电相位。例如，在图10A所示的自适应电平转换器90的第一相位期间将第一电容器1a插入第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP以及将第二电容器1b插入第二电压输入VINN和第二电压输出之前，自适应电平转换器90可被配置成包括第一预充电相位，其中第一和第二电容器1a，1b的背板被分别预充电至第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的电压。例如，第一和第二电容器1a，1b的背板可分别通过第一和第二缓冲器切换组件98a，98b连接至第一和第二缓冲器电路94a，94b的输出。类似地，在图10B所示自适应电平转换器90的第二相位期间将第二电容器1b插入第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP以及将第一电容器1a插入第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之前，自适应电平转换器90可分别被配置成包括第二预充电相位，其中第二和第一电容器1b，1a的背板可被预充电至第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的电压。例如，第二和第一电容器1b，1a的背板可分别通过第一和第二缓冲器切换组件98a，98b而连接至第一和第二缓冲器电路94a，94b的输出。
自适应电平转换器90还可包括与第二对电容器2a，2b的背板的预充电相关的预充电相位。例如，在自适应电平转换器90的第三相位期间将第三电容器2a插入第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间以及将第四电容器2b插入第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间之前，自适应电平转换器90可被配置成包括第三预充电相位，其中第三和第四电容器2a，2b的背板可分别被预充电至第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的电压。例如，第三和第四电容器2a，2b的背板可分别经由第一和第二缓冲器切换组件98a，98b连接至第一和第二缓冲器电路94a，94b的输出。类似地，在自适应电平转换器90的第四相位期间将第四电容器2b插入第一电压输入VINP和第一电压输出VOUTP之间以及将第三电容器2a插入第二电压输入VINN和第二电压输出VOUTN之间之前，自适应电平转换器90可被配置成包括第四预充电相位，其中第四和第三电容器2b，2a的背板可分别被预充电至第一和第二电压输出VOUTP，VOUTN的电压。例如，第四和第三电容器2b，2a的背板可分别通过第一和第二缓冲器切换组件98a，98b连接至第一和第二缓冲器电路94a，94b的输出。
由此，在一些实施方式中，自适应电平转换器90可被配置成随时间在与第一至第四预充电相位相关的电连接和与第一至第四相位相关的电连接之间切换。例如，自适应电平转换器90可被配置成从第一预充电相位的连接切换至第一相位的连接，从第一相位的连接切换至第二预充电相位的连接，从第二预充电相位的连接切换至第二相位的连接，从第二相位的连接切换至第三预充电相位的连接，从第三预充电相位的连接切换至第三相位的连接，从第三相位的连接切换至第四预充电相位的连接，从第四预充电相位的连接切换至第四相位的连接，从第四相位的连接切换回到第一预充电相位的连接。
图11是图示出用于自适应电平转换器的切换组件的示例的电路图。所示的切换电路100包括输入101a、输出101b、第一至第八开关102a-102h、第一电容器1a、第二电容器1b、第三电容器2a、第四电容器2b和开关控制模块104。
第一至第四开关102a-102d电连接至输入101a，而且第五至第八开关102e-102h电连接至输出101b。第一电容器1a被布置在第一开关102A和第五开关102e之间，第二电容器1b被布置在第二开关102b和第六开关102f之间。此外，第三电容器2a被布置在第三开关102c和第七开关102g之间，而且第四电容器2b被布置在第四开关102d和第八开关102h之间。
切换电路100可操作作为自适应电平转换器的一部分。例如，开关控制模块104和第一至第八开关102a-102h可适用于作为图2A-2D的自适应电平转换器20的第一和第二切换组件18a，18b。例如，输入101a可被电连接至自适应电平转换器20的第一输入VINP，输出101b可被电连接至自适应电平转换器20的第一输出VOUTP。此外，在自适应电平转换器20的第一相位期间，开关控制模块104可被配置成关断第一和第五开关102a，102e并接通第二至第四和第六至第八开关102b-102d，102f-102h。而且，在自适应电平转换器20的第二相位期间，开关控制模块104可被配置成关断第二和第六开关102b，102f并接通第一、第三至第五以及第七和第八开关102a，102c-102e，102g，102h。此外，在自适应电平转换器20的第三相位期间，开关控制模块104可被配置成关断第三和第七开关102c，102g并接通第一、第二、第四至第六和第八开关102a-102b，102d-102f，102h。而且，在自适应电平转换器20的第四相位期间，开关控制模块104可被配置成关断第四和第八开关102d，102h并接通第一至第三和第五至第七开关102a-102c，102e-102g。
虽然图11图示了适合用于本文所述的自适应电平转换器的切换电路的一个示例，但是本领域普通技术人员将理解的是可以采用任意其它适当切换电路。
前述说明以及权利要求可表示被“连接”或“耦接”在一起的元素或特征。就此处的使用而言，除非相反地明确说明，否则“连接”指的是一个元素/特征直接或间接连接至另一元素/特征，并且并非必须是机械的。类似地，除非相反地明确说明，否则“耦接”指的是一个元素/特征直接或间接耦接至另一元素/特征，并且并非必须是机械的。因此，虽然附图所示的各种方案描绘了元素和组件的示例配置，但是其它的插入元素、装置、特征或组件可出现在实际实施例中（假设所示电路的功能不会受到不利的影响）。
应用
采用上述方案的装置可实施在各种电子装置。电子装置的示例可包括但不限于医疗成像和监控、消费电子产品、消费电子产品的一部分、电子测试设备等。电子装置的示例还可包括存储芯片、存储模块、光网或其它通信网络的电路以及硬盘驱动电路。消费电子产品可包括但不限于无线装置、电话、电视机、计算机监视器、计算机、手持计算机、平板电脑、个人数字助理（PDA）、微波炉、冰箱、汽车、立体音箱系统、盒式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、MP3播放器、无线电装置、摄像录像机、相机、数码相机、便携存储芯片、清洗器、干燥器、清洗器/干燥器、复印机、传真机、扫描器、多功能外围设备、腕表、时钟等。而且，电子装置可包括未完工的产品。
虽然已经针对具体实施例描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员而言显而易见的其它实施例，包括不提供前述所有特征和优势的实施例，也包含在本发明的范围内。而且，上述各种实施例可组合以提供进一步的实施例。而且，一个实施例中示出的具体特征也可并入其它实施例。从而，本发明的范围仅仅由所附权利要求所限定。

Claims (23)

1.一种设备，包括：
电平转换器，其具有第一输入、第二输入、第一输出以及第二输出，第一和第二输入被配置成接收差分输入电压信号，第一和第二输出被配置成提供差分输出电压信号，电平转换器包括：
包括第一电容器和第二电容器的多个电容器；
电耦接至多个电容器的多个开关，其中电平转换器被配置成经由多个开关在至少第一相位、第二相位、第三相位和第四相位上控制多个电容器的电连接；以及
充电器模块，其被配置成在第三和第四相位的至少一部分期间将第一和第二电容器充电至大约等于差分输入电压信号的共模电压电平与基准电压之间的电压差的转移电压；
其中多个开关被配置成在第一相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第一电容器以及在第二相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第一电容器，以及
其中多个开关进一步被配置成在第一相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第二电容器以及在第二相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第二电容器。
2.根据权利要求1所述的设备,
其中多个电容器进一步包括第三电容器和第四电容器，以及
其中充电器模块进一步被配置成在第一和第二相位的至少一部分期间对第三和第四电容器进行充电至转换电压，以及
其中多个开关进一步被配置成在第三相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第三电容以及在第四相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第三电容，以及
其中多个开关进一步被配置成在第三相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第四电容以及在第四相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第四电容。
3.根据权利要求2所述的设备，其中多个电容器进一步包括第五电容器和第六电容器，其中多个开关进一步被配置成在第一和第三相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第五电容器以及在第二和第四相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第五电容器，而且其中多个开关进一步被配置成在第二和第四相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第六电容器以及在第一和第三相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第六电容器。
4.根据权利要求1所述的设备，其中充电器模块被配置成在第三相位期间将第一电容器的第一端电连接至第一输入并且将第一电容器的第二端电连接至基准电压，而且其中充电器模块进一步被配置成在第三相位期间将第二电容器的第一端电连接至第二输入并且将第二电容器的第二端电连接至基准电压，而且其中充电器模块进一步被配置成在第四相位期间将第一和第二电容器的第一端电连接在一起并且将第一和第二电容器的第二端电连接至基准电压。
5.根据权利要求1所述的设备，其中充电器模块包括第一放大模块和第二放大模块，其每个都包括非反向输入、反向输入、和输出，其中第一和第二放大模块的反向输入分别电连接至电平转换器的第一和第二输入，而且其中第一和第二放大模块的输出分别电连接至第一和第二放大模块的反向输入。
6.根据权利要求5所述的设备，其中充电器模块进一步包括第一电阻器和第二电阻器，其中第一电阻器包括与第一放大模块的输出电连接的第一端，第二电阻器包括与第二放大模块的输出电连接的第一端，而且其中第一和第二电阻器每个都包括在第一节点处电连接至一起的第二端，第一节点被配置成具有大约等于差分输入电压信号的共模电压电平的电压。
7.根据权利要求6所述的设备，其中充电器模块被配置成在第三和第四相位的至少一部分期间电连接基准电压与第一节点之间的第一和第二电容器。
8.根据权利要求5所述的设备，其中充电器模块被配置成在第三相位期间将第一电容器的第一端电连接至第一放大模块的输出以及将第一电容器的第二端电连接至基准电压，而且其中充电器模块进一步被配置成在第三相位期间将第二电容器的第一端电连接至第二放大模块的输出以及将第二电容器的第二端电连接至基准电压，而且其中充电器模块进一步被配置成在第四相位期间将第一和第二电容器的第一端彼此电连接并且将第一和第二电容器的第二端彼此电连接并电连接至基准电压。
9.根据权利要求1所述的设备，其中充电器模块包括第一放大模块和第二放大模块，其每个都包括非反向输入、反向输入和输出，其中第一和第二放大模块的反向输入分别电连接至电平转换器的第一和第二输出，而且其中第一和第二放大模块的输出分别电连接至第一和第二放大模块的反向输入。
10.根据权利要求9所述的设备，其中充电器模块进一步包括第三放大模块第一反馈电容器和第二反馈电容器，第一反馈电容器电连接在第三放大模块的非反向输入和反向输出之间，第二反馈电容器电连接在第三放大模块的反向输入和非反向输出之间，其中第三放大模块被配置成放大基准电压与利用第一和第二放大模块产生的信号之差由此产生大约等于第三放大模块的非反向和反向输出之间的转移电压的电压。
11.根据权利要求10所述的设备，其中充电器模块进一步包括第一电阻器和第二电阻器，其中第一电阻器包括与第一放大模块的输出电连接的第一端以及与第三放大模块的非反向输入电连接的第二端，而且其中第二电阻器包括与第二放大模块的输出电连接的第一端以及与第三放大模块的非反向输入电连接的第二端。
12.根据权利要求11所述的设备，其中充电器模块进一步包括处于第三放大模块反向输入与基准电压之间的第三电阻器。
13.根据权利要求10所述的设备，其中充电器模块进一步包括第一电容器、第二电容器、第三电容器和多个开关，其中在第一相位期间充电器模块的多个开关被配置成将第一和第二放大模块的输出分别电连接至充电器模块的第一和第二电容器，而且其中在第一相位期间充电器模块的多个开关被配置成将充电器模块的第三电容器电连接至基准电压，而且其中在第二相位期间充电器模块的多个开关被配置成将第三放大模块的非反向输入电连接至充电器模块的第一和第二电容器，而且其中在第二相位期间充电器模块的多个开关被配置成将第三放大模块的反向输入电连接至充电器模块的第三电容器。
14.根据权利要求1所述的设备，进一步包括第一缓冲器电路和第二缓冲器电路，用于至少对第一电容器的背板和第二电容器的背板进行充电。
15.根据权利要求14所述的设备，其中第一缓冲器电路被配置成在第一相位期间对第一电容器的背板充电并且在第二相位期间对第二电容器的背板充电，而且其中第二缓冲器电路被配置成在第一相位期间对第二电容器的背板充电并且在第二相位期间对第一电容器的背板充电。
16.根据权利要求1所述的设备，进一步包括集成电路(IC)，其中电平转换器布置在IC中，而且其中IC包括电连接至第一输入的第一焊盘以及电连接至第二输入的第二焊盘。
17.根据权利要求16所述的设备，进一步包括放大模块布置在IC中，其中放大模块被配置成接收来自转换器的差分输出电压信号。
18.根据权利要求1所述的设备，其中电平转换器被配置成将差分输出电压信号的幅值控制成大约等于差分输入电压信号的幅值。
19.根据权利要求1所述的设备，其中电平转换器进一步包括开关控制模块，开关控制模块被配置成经由多个开关控制多个电容器的电连接。
20.一种设备，包括：
具有第一输入、第二输入、第一输出和第二输出的电平转换器，第一和第二输入被配置成接收差分输入电压信号，第一和第二输出被配置成提供差分输出电压信号，电平转换器包括：
开关控制模块；
包括第一电容器和第二电容器的多个电容器；
电耦接至多个电容器的多个开关，其中开关控制模块被配置成经由多个开关在至少第一相位、第二相位、第三相位和第四相位上控制多个电容器的电连接；以及
用于充电的装置，其被配置成在第三和第四相位的至少一部分期间将第一和第二电容器充电至大约等于差分输入电压信号的共模电压电平与基准电压之间的电压差的转移电压；
其中开关控制模块被配置成经由多个开关在第一相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第一电容器以及在第二相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第一电容器，以及
其中开关控制模块进一步被配置成经由多个开关在第一相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第二电容器以及在第二相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第二电容器。
21.根据权利要求20所述的设备,
其中多个电容器进一步包括第三电容器和第四电容器，以及
其中充电器模块进一步被配置成在第一和第二相位的至少一部分期间对第三和第四电容器进行充电至转换电压，以及
其中开关控制模块进一步被配置成经由多个开关在第三相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第三电容以及在第四相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第三电容，以及
其中开关控制模块进一步被配置成经由多个开关在第三相位期间电连接第二输入和第二输出之间的第四电容以及在第四相位期间电连接第一输入和第一输出之间的第四电容。
22.根据权利要求20所述的设备，其中用于充电的装置包括第一放大模块和第二放大模块，其每个都包括非反向输入、反向输入、和输出，其中第一和第二放大模块的反向输入分别电连接至电平转换器的第一和第二输入，而且其中第一和第二放大模块的输出分别电连接至第一和第二放大模块的反向输入。
23.一种电平转换的方法，所述方法包括：
接收电平转换器的第一输入和第二输入之间的差分输入电压信号；
将第一电容器和第二电容器的每一个充电至大约等于差分输入电压信号的共模电压与基准电压之差的电压；
在电平转换器的第一相位期间在第一输入和电平转换器的第一输出之间电连接第一电容器，以及在第一相位期间在第二输入与电平转换器的第二输出之间电连接第二电容器；以及
针对第一电容器和第二电容器切换连接，以使得在电平转换器的第二相位期间第一电容器被电连接在第二输入和第二输出之间，而且在第二相位期间第二电容器被电连接在第一输入和第一输出之间。
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