CN108988863B

CN108988863B - 用于基于时间的多周期adc的方法和装置

Info

Publication number: CN108988863B
Application number: CN201711137246.3A
Authority: CN
Inventors: 菅野崇志
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: US9847786B1; CN108988863A

Abstract

本申请涉及用于基于时间的多周期ADC的方法和装置。本发明解决的一个技术问题是提高ADC数字信号的准确度。用于基于时间的多周期ADC的方法和装置包括被配置为执行彼此异相的多个电压‑时间转换的多个VTC。可对每个VTC的积分时间求和以提供总积分时间，然后可将所述总积分时间转换为数字值。由本发明实现的一个技术效果是提供具有更长总积分时间的ADC。

Description

用于基于时间的多周期ADC的方法和装置

技术领域

本发明涉及模拟-数字转换器，并且具体地讲，涉及基于时间的多周期ADC电路以及用于将模拟信号转换成数字信号的方法。

背景技术

模拟-数字转换器(ADC)在多种电子设备和系统中用于将模拟信号转换成数字信号。因其简单的实施方式而常用的一种ADC架构是单斜坡ADC。然而，常规单斜坡ADC的准确度受到积分时间长度的限制。一般来讲，可通过增加取样电容器的尺寸和/或降低供电电流来延长积分时间。然而，更大的取样电容器会增加芯片的总尺寸以及功率消耗和成本，并且降低供电电流会在信号中引起噪声，这会对信号的准确度产生负面影响。

发明内容

由本发明解决的一个技术问题是提高ADC数字信号的准确度。

在一个方面，一种被配置为接收模拟输入信号的基于时间的多周期ADC，包括：第一电压-时间转换器，该第一电压-时间转换器被配置为执行模拟输入信号的第一积分；以及第二电压-时间转换器，该第二电压-时间转换器与第一电压-时间转换器并联耦合并被配置为执行模拟输入信号的第二积分；其中ADC被配置为：测量第一积分的时间长度；测量第二积分的时间长度；以及基于至少第一积分和第二积分的所测量的时间长度来计算总积分时间。

在上述ADC的一个实施方案中，第一电压-时间转换器在第一相位期间执行第一积分；第二电压-时间转换器在第二相位期间执行第二积分；第一相位和第二相位在时间上是连续的。

在上述ADC的一个实施方案中，基于时间的多周期ADC还包括耦合到第一电压-时间转换器和第二电压-时间转换器的控制器，其中该控制器被配置为激活第一时间-电压转换器和第二时间-电压转换器的取样保持操作。

在上述ADC的一个实施方案中，基于时间的多周期ADC还包括耦合到控制器输出信号的时间-数字转换器，其中该时间-数字转换器对输出信号作出响应并测量第一积分和第二积分的时间长度。

在上述ADC的一个实施方案中，在第一积分期间，第一电压-时间转换器生成具有第一变化率的第一线性递减信号；在第二积分期间，第二电压-时间转换器生成具有第二变化率的第二线性递减信号；并且第一变化率等于第二变化率。

在上述ADC的一个实施方案中，每个电压-时间转换器周期性地执行积分和取样保持操作达到预定周期数；并且电压-时间转换器的各周期彼此异相。

在另一个方面，一种用于将模拟信号转换成数字信号的方法，包括：在第一相位期间利用第一电压-时间转换器执行模拟输入信号的第一积分操作；测量第一积分操作的时间长度；在第二相位期间利用第二电压-时间转换器执行模拟输入信号的第二积分操作；测量第二积分操作的时间长度；基于至少第一积分操作和第二积分操作的时间长度来计算总积分时间；以及将总积分值转换成数字值。

在上述方法的一个实施方案中，在第一积分操作期间，第一电压-时间转换器生成具有第一变化率的第一线性递减信号；并且在第二积分操作期间，第二电压-时间转换器生成具有等于第一变化率的第二变化率的第二线性递减信号。

在上述方法的一个实施方案中，第一相位和第二相位在时间上是连续的。

在上述方法的一个实施方案中，测量第一积分操作的时间长度包括根据第一电压-时间转换器的输出信号来激活启动信号和停止信号；并且测量第二积分操作的时间长度包括根据第二电压-时间转换器的输出信号来激活启动信号和停止信号。

由本发明实现的一个技术效果是提供具有更长总积分时间的ADC。

附图说明

当结合以下示例性附图考虑时，可参照具体实施方式更全面地了解本发明技术。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图当中的类似元件和步骤。

图1是根据本发明技术的示例性实施方案的基于时间的多周期ADC的电路图；

图2是根据本发明技术的示例性实施方案的基于时间的多周期ADC的时序图；

图3是根据本发明技术的示例性实施方案的基于时间的多周期ADC的另选时序图；并且

图4是根据本发明技术的示例性实施方案的电压-时间转换器的电路图。

具体实施方式

本发明技术可在功能块部件和各种处理步骤方面进行描述。这样的功能块可通过被配置为执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的部件来实现。例如，本发明技术可采用可执行多种功能的各种控制器、放大器、信号转换器、驱动器、开关设备、电流源、逻辑门、半导体器件，诸如晶体管、电容器等。此外，本发明技术可集成在任何数量的电子系统中，诸如汽车、航空、“智能设备”、便携式设备和消费电子器件，并且所述的这些系统仅为该技术的示例性应用。此外，本发明技术可采用用于电压-时间转换和时间-数字转换的任何数量的常规技术。

参见图1和4，根据本发明技术的各个方面的基于时间的多周期ADC(“ADC”)100可利用各种电路和/或系统，根据基于时间的数据转换技术将模拟信号转换成数字值。ADC100可被配置为生成多个电压-时间转换并对多个积分时间求和以产生数字值。例如，ADC100可包括切换电路140和电压-时间转换器(VTC)105、控制器110及时间-数字转换器(TDC)115。

在示例性实施方案中，ADC包括第一VTC 105A和第二VTC 105B，其中第一VTC105A和第二VTC 105B可并联耦合。在示例性实施方案中，ADC 100被配置为利用VTC中的一者执行取样保持(S/H)操作，而另一个VTC执行积分操作。换句话讲，VTC的积分操作彼此异相。每个VTC 105A、105B周期性地执行S/H操作和积分操作达到预定周期数。根据示例性实施方案，每个VTC执行相同周期数。

VTC 105可被配置为对输入信号诸如第一输入信号IN_P(例如，正输入信号)和第二输入信号IN_M(例如，负输入信号)进行取样，并且将取样输入信号转换成时间测量结果(即，时间值)。VTC 105可包括执行取样保持操作、执行积分操作和生成时间测量结果所需的任何数量的部件。例如，现在参见图4，VTC 105可包括第一开关SW0、第二开关SW1、第三开关SW2和第四开关SW3、电流源I、用以在取样保持操作期间存储电量的取样电容器C0、运算放大器(op-amp)130以及用以在积分操作期间存储电量的积分电容器C1。

根据示例性实施方案，并且参见图1，第一VTC 105A可包括常规VTC，例如第一VTC105A可包括多个第一开关(诸如第一开关SW0A、第二开关SW1A、第三开关SW2A和第四开关SW3A)、第一电流源I_A、第一取样电容器、第一运算放大器130A以及第一积分电容器C1A。类似地，第二VTC 105B可与第一VTC 105A相同并且可包括多个第二开关(诸如第一开关SW0B、第二开关SW1B、第三开关SW2B和第四开关SW3B)、第二电流源I_B、用以在取样保持操作期间以与第一取样电容器C0A不同的时间存储电量的第二取样电容器C0B、第二运算放大器130B以及用以在积分操作期间以与第一积分电容器C1A不同的时间存储电量的第二积分电容器C1B。

再次参见图4，电流源I向VTC 105提供偏置电流。电流源I可经由第四开关SW3选择性地耦合到运算放大器130。电流源I可包括用于生成偏置电流的任何合适的电路。根据示例性实施方案，第一电流源I_A等同于第二电流源I_B。

运算放大器130可放大输入信号，诸如第一输入信号IN_P和第二输入信号IN_M。输入信号IN_P、IN_M可经由第一开关SW0和第二开关SW1及取样电容器C0来耦合到运算放大器130A的反相端子(-)。运算放大器130的非反相端子(+)可耦合到第一参考电压V_REF0。运算放大器130可耦合到比较器135并被配置为将运算放大器输出信号OP_OUT传输到比较器135。运算放大器130结合第二电容器C1和第三开关SW2可被称为积分器。例如，第二电容器C1和第三开关SW2可耦合在运算放大器130的输出与非反相端子之间。

比较器135可比较两个输入信号，诸如运算放大器输出信号OP_OUT和第二参考电压V_REF1。比较器135可包括适用于比较两个输入信号并且输出指示一个信号是大于还是小于另一个信号的输出信号的任何电路和/或系统。例如，在示例性实施方案中，运算放大器输出信号OP_OUT被馈送到比较器135的负端子(-)，并且第二参考电压V_REF1被馈送到比较器135的正端子(+)。比较器135可将比较器输出OUT从VTC 105向外传输到控制器110。比较器输出信号OUT(即，VTC输出信号)可指示运算放大器输出信号OP_OUT是否大于(或等于)第二参考电压V_REF1。例如，当运算放大器输出信号OP_OUT大于第二参考电压V_REF1时，比较器输出信号OUT可为逻辑“0”，并且当运算放大器输出信号OP_OUT小于第二参考电压V_REF1时，比较器输出信号OUT可为逻辑“1”。

这些开关被配置为将各种部件和/或输入信号选择性地耦合到VTC 105和/或耦合在VTC 105之内。每个开关可对控制单元(未示出)作出响应，例如每个开关根据来自控制单元的控制信号来操作。每个开关可包括适用于电耦合各种设备和/或部件的任何合适的电路和/或系统，诸如晶体管、模拟开关、继电器等。在示例性实施方案中，第一开关SW0和第二开关SW1可被配置为将输入信号IN_P、IN_M中的一者选择性地耦合到取样电容器C0。第四开关SW3可被配置为将电流源I选择性地耦合到运算放大器130。第三开关SW2可被配置为反馈开关，以将运算放大器输出端子OP_OUT选择性地耦合到运算放大器负输入端子。第一开关SW0、第二开关SW1、第三开关SW2和第四开关SW3可被统称为VTC开关。

切换电路140控制输入信号并且促进输入信号传输到第一VTC 105A和第二VTC105B。根据示例性实施方案，切换电路140包括多个输入开关。例如，切换电路140可包括第一输入开关SWINP0、第二输入开关SWINP1、第三输入开关SWINM1和第四输入开关SWINM0。第一输入开关SWINP0和第二输入开关SWINP1可被配置为将正输入信号IN_P选择性地耦合到第一VTC 105A和第二VTC 105B中的一者。类似地，第三输入开关SWINM1和第四输入开关SWINM0可被配置为将负输入信号IN_M选择性地耦合到第一VTC 105A和第二VTC 105B中的一者。一般来讲，如果正输入信号耦合到第一VTC 105A，则负输入信号IN_M耦合到第二VTC105B，反之亦然。第一输入开关SWINP0、第二输入开关SWINP1、第三输入开关SWINM1和第四输入开关SWINM0可被统称为输入开关。

控制器110控制开关诸如所述多个输入开关和VTC开关的操作，并且执行逻辑操作。例如，控制器110可被配置为根据第一VTC 105A和第二VTC 105B的所需操作，将各种控制信号传输到各种开关。控制器110还可被配置为接收第一VTC输出信号OUT_A和第二VTC输出信号OUT_B。控制器110可包括耦合到时钟信号(未示出)的计数器120，以测量第一VTC105A和第二VTC 105B中每一者的积分时间。控制器110还可被配置为根据VTC输出信号OUT_A、OUT_B来生成启动信号START和停止信号STOP。

计数器120根据脉冲信号诸如时钟信号和控制信号以增量步长生成逻辑输出。例如，计数器120可生成停止信号STOP并且将停止信号STOP传输到TDC 115。计数器120可包括能够对脉冲进行计数的任何合适的电路和/或系统，诸如异步和同步计数器。可使用触发器诸如J-K触发器、反转触发器、D触发器等形成计数器。

控制器110还可包括各种逻辑电路，诸如逻辑门125，以执行逻辑操作，从而控制计数器120的操作。例如，逻辑门125可接收VTC输出信号OUT_A、OUT_B并且将二进制输出传输到计数器120。二进制输出的特定值可起到启动或停止计数器120的作用。二进制输出的特定值及其对计数器120操作的作用可基于所使用的逻辑门的类型和其他相关设计选择。

TDC 115测量时间间隔并且将时间间隔转换成数字值。例如，TDC 115可测量启动信号START与停止信号STOP之间的经过时间，并且将所测量的时间间隔转换成数字值。TDC115可包括适用于测量时间间隔并且将时间间隔转换成数字值的任何电路和/或系统。例如，根据各种实施方案，TDC 115可包括具有用于存储的内部寄存器的常规TDC，并且TDC115可耦合到时钟信号、供电电压和/或接地端。在各种实施方案中，TDC 115可被配置为对多个时间间隔求和以生成数字值。

根据各种实施方案，ADC 100根据输入电压来生成多个时间值，对这些时间值求和，并且将求和的时间值(即，总时间值)转换成数字值。ADC 100可通过操作彼此异相的两个TDC来生成多个时间值。具体而言，ADC 100可操作一个TDC以执行S/H操作，而另一个TDC执行积分操作。

参见图1和2，在示例性操作中，控制器110可操作切换电路140，以将第一输入信号IN_P和第二输入信号IN_M选择性地耦合到第一TDC 105A和第二TDC 105B。例如，控制器110可关闭第一输入开关SWINP0和第四输入开关SWINM0，而第二输入开关SWINP1和第三输入开关SWINM1保持打开。

在第一积分操作(即，第一积分相位)期间，第一VTC 105A可根据此前取样的输入来执行积分操作。例如，在第一VTC 105A的第一开关SW0A和第三开关SW2A打开和关闭并且第二开关SW1A打开和关闭以对输入信号IN_P,IN_M进行取样之后，关闭第四开关SW3A以接通第一电流源I_A，从而使取样电容器C0A放电。因此，第一运算放大器输出信号OP_{OUT_A}在第一积分时间T₁内线性地减弱，其中第一运算放大器输出信号OP_{OUT_A}在时间T₁内的变化率可由斜率M₁表示，其中斜率M₁是第一运算放大器输出信号OP_{OUT_A}随时间推移的变化。同时，第二VTC105B可执行S/H操作。例如，第二VTC 105B的第一开关SW0B和第三开关SW2B打开和关闭以对第一输入信号IN_P进行取样，然后第二开关SW1B打开和关闭以对第二输入信号IN_M进行取样。取样信号被保持在取样电容器C0B上。

当第一VTC 105A在转换取样输入时，控制器110和TDC 115彼此联合操作以测量第一时间段T₁。第一积分时间T₁从起点(即积分操作的开始)一直测量到第一运算放大器输出信号OP_{OUT_A}达到与第二参考电压V_REF1相同的值为止。例如，当第一运算放大器输出信号OP_{OUT_A}达到与第二参考电压V_REF1相同的值时，第一比较器输出OUT_A产生脉冲以激活停止信号STOP，并且TDC 115测量启动信号START与停止信号STOP之间的时间间隔。因此，第一积分时间T₁的值与取样输入信号成比例。TDC 115可存储第一积分时间T₁的值。

根据各种实施方案，第一积分时间T₁的值可由以下式描述：

其中α_A是积分操作与S/H操作之间的时间延迟。

在第二积分操作(即，第二积分相位)期间，第一VTC和第二VTC的操作颠倒，使得第一VTC 105A执行S/H操作并且第二VTC 105B执行积分操作。例如，开关SW3B关闭以接通电流源I_B，从而使第二取样电容器C0B放电，而第一开关SW0B、第二开关SW1B、第三开关SW2B则打开。因此，第二运算放大器输出信号OP_{OUT_B}在第二积分时间T₂内线性地减弱，其中第二运算放大器输出信号OP_{OUT_B}在时间T₂内的变化率可由斜率M₂表示，其中斜率M₂是第二运算放大器输出信号OP_{OUT_B}随时间推移的变化。第一VTC 105A的第一运算放大器输出信号OP_{OUT_A}在第一积分操作期间的斜率M₁等于第二VTC 105B的第二运算放大器输出信号OP_{OUT_B}在第二积分操作期间的斜率M₂。第二积分时间T₂从起点(即第二VTC 105B的积分操作的开始)一直测量到第二运算放大器输出信号OP_{OUT_B}达到与第二参考电压V_REF1相同的值。例如，当第二运算放大器输出信号OP_{OUT_B}达到与第二参考电压V_REF1相同的值时，第二比较器输出OUT_B产生脉冲以激活停止信号STOP，并且TDC 115测量启动信号START与停止信号STOP之间的时间间隔。因此，第二积分时间T₂的值与取样输入信号成比例。TDC 115可将第二积分时间T₂的值加到第一积分时间T₁的存储值。

根据各种实施方案，第二积分时间T₂的值可由以下式描述：

其中α_B是积分操作与S/H操作之间的时间延迟。

在第三积分操作(即，第三积分相位)期间，第一VTC和第二VTC的操作再次颠倒，使得第一VTC 105A执行积分操作并且第二VTC 105B执行S/H操作。同样，第一VTC 105A与控制器110和TDC 115联合操作以按上述相同方式生成第三积分时间T₃，并且TDC 115将第三积分时间T₃的值加到第一积分时间T₁和第二积分时间T₂。此外，在第三积分操作期间，运算放大器输出信号OP_{OUT_A}线性地减弱且具有等于斜率M₁和M₂的斜率M₃，并且第三积分时间T₃的值可基本上等于第一积分时间T₁的值。

类似地，在第四积分操作(即，第四积分相位)期间，第一VTC 105A和第二VTC 105B的操作再次颠倒，使得第二VTC 105B执行积分操作并且第一VTC 105A执行S/H操作。同样，第二VTC 105B按上述相同方式生成第四积分时间T₄，并且TDC 115将第四积分时间T₄的值加到第一积分时间T₁、第二积分时间T₂和第三积分时间T₃。此外，在第四积分操作期间，运算放大器输出信号OP_{OUT_B}线性地减弱且具有等于斜率M₁、M₂、M₃的斜率M₄，并且第四积分时间T₄的值可基本上等于第二积分时间T₂的值。

第一VTC和第二VTC按该方式操作预定积分相位数，其中每个积分相位产生时间值并且该相位的时间值被加到此前的时间值。积分相位数可基于数字值的所需比特数、特定应用、功率限制和其他相关因素。在ADC 100已完成预定积分相位数之后，TDC 115将所有时间值加起来而生成第一总积分时间值T_{TOTAL_1}，其中第一总积分时间值T_{TOTAL_1}可由以下式描述：

其中n是预定积分相位数。根据示例性实施方案，n是偶数，并且每个VTC执行相同数目的积分操作。

TDC 115随后可利用常规方法将第一总积分时间值T_{TOTAL_1}转换成数字值。这样，不必为了提供更长的积分时间而增加取样电容器C0的尺寸。ADC 100随后能够生成准确度提高的数字值。

第一VTC 105A的运算放大器输出信号的最大输出电压V_{MAX_A1}可由以下式描述：

而第二VTC 105B的运算放大器输出信号的最大输出电压V_{MAX_B1}可由以下式描述：

参见图1和3，在另选操作中，例如在第一输入信号IN_P大于第二输入信号IN_M的情况下，控制器110可操作切换电路140以关闭第二输入开关SWINP1和第三输入开关SWINM1，而第一输入开关SWINP0和第四输入开关SWINM0保持打开。

根据本发明操作，第一VTC 105A和第二VTC 105B按如上所述相同的方式操作，其中当一个VTC执行S/H操作时，另一个VTC执行积分操作。类似地，在每个积分操作期间，第一VTC和第二VTC生成具有相等斜率(即，M₁＝M₂＝M₃＝M₄)的运算放大器输出信号OP_{OUT_A}、OP_{OUT_B}。TDC 115可按上述方式操作，其中TDC 115计算第二总积分时间值T_{TOTAL_2}。第二总积分时间值T_{TOTAL_2}可由以下式描述：

然而，在本发明操作中，第一VTC 105A的第一运算放大器输出信号OP_{OUT_A}的最大输出电压V_{MAX_A2}由以下式描述：

而第二VTC 105B的第二运算放大器输出信号OP_{OUT_B}的最大输出电压V_{MAX_B2}可由以下式描述：

根据各种操作，ADC 100可操作以获得第一总积分时间值T_{TOTAL_1}和第二总积分时间值T_{TOTAL_2}两者。TDC 115可被配置为计算总输出T_OUT，其与输入电压的差值成比例。总输出T_OUT可由以下式描述：

r_OUr＝T_{TOTAL_1}-T_{TOTAL_2}

TDC 115随后可将总输出T_OUT转换成数字值。

在每个积分操作期间，控制器110可接收VTC输出信号OUT_A、OUT_B，继而控制计数器120和停止信号STOP。TDC 115随后可根据启动信号START和停止信号STOP来测量相应积分时间间隔。

根据一个实施方案，第一电压-时间转换器在第一相位期间执行第一积分；第二电压-时间转换器在第二相位期间执行第二积分；并且第一相位和第二相位在时间上是连续的。

根据一个实施方案，基于时间的多周期ADC还包括输入切换电路，该输入切换电路被配置为将模拟输入信号选择性地耦合到第一电压-时间转换器和第二电压-时间转换器。

根据一个实施方案，基于时间的多周期ADC还包括耦合到第一电压-时间转换器和第二电压-时间转换器的控制器，其中该控制器被配置为激活第一时间-电压转换器和第二时间-电压转换器的取样保持操作。

根据一个实施方案，基于时间的多周期ADC还包括耦合到控制器输出信号的时间-数字转换器，其中该时间-数字转换器对输出信号作出响应并且测量第一积分和第二积分的时间长度。

根据一个实施方案，第一电压-时间转换器还被配置为在第一相位之前执行取样保持操作；并且第二电压-时间转换器还被配置为在第一相位期间执行取样保持操作。

根据一个实施方案，第一电压-时间转换器包括被配置为执行第一积分的第一积分器电路；并且在第一积分期间，第一积分器电路生成具有第一变化率的第一线性递减输出信号。

根据一个实施方案，第二电压-时间转换器包括被配置为执行第二积分的第二积分器电路；并且在第二积分期间，第二积分器电路生成具有第二变化率的第二线性递减输出信号，该第二变化率等于第一变化率。

根据一个实施方案，在第一积分期间，第一电压-时间转换器生成具有第一变化率的第一线性递减信号；在第二积分期间，第二电压-时间转换器生成具有第二变化率的第二线性递减信号；并且第一变化率等于第二变化率。

根据一个实施方案，每个电压-时间转换器周期性地执行积分和取样保持操作达到预定周期数；并且电压-时间转换器的各周期彼此异相。

在另一个方面，一种用于将模拟信号转换成数字信号的方法，包括：在第一相位期间利用第一电压-时间转换器执行模拟输入信号的第一积分操作；测量第一积分操作的时间长度；在第二相位期间利用第二电压-时间转换器执行模拟输入信号的第二积分操作；测量第二积分操作的时间长度；基于至少第一积分操作和第二积分操作的时间长度来计算总积分时间；将总积分值转换成数字值。

根据一个实施方案，在第一积分操作期间，第一电压-时间转换器生成具有第一变化率的第一线性递减信号；并且在第二积分操作期间，第二电压-时间转换器生成具有第二变化率的第二线性递减信号，该第二变化率等于第一变化率。

根据一个实施方案，第一相位和第二相位在时间上是连续的。

根据一个实施方案，该方法还包括通过在第一相位之前选择性地操作第一多个开关，利用第一电压-时间转换器对模拟输入信号进行取样。

根据一个实施方案，该方法还包括通过在第一相位期间选择性地操作第二多个开关，利用第二电压-时间转换器对模拟信号进行取样。

根据一个实施方案，测量第一积分操作的时间长度包括根据第一电压-时间转换器的输出信号来激活启动信号和停止信号；并且测量第二积分操作的时间长度包括根据第二电压-时间转换器的输出信号来激活启动信号和停止信号。

在又一个方面，一种被配置为接收模拟输入信号的ADC，包括：第一电压-时间转换器，该第一电压-时间转换器被配置为生成第一输出信号并包括：被配置为在第一相位期间执行第一积分的第一积分器电路，其中该第一积分器电路生成第一积分器输出信号；第二电压-时间转换器，该第二电压-时间转换器与第一电压-时间转换器并联耦合，并包括：被配置为在第二相位期间执行第二积分的第二积分器电路，其中该第二积分器电路生成第二积分器输出信号；控制器，该控制器耦合到第一电压-时间转换器和第二电压-时间转换器并对第一输出信号和第二输出信号作出响应；以及耦合到控制器并对控制器作出响应的时间-数字转换器，其中该时间-数字转换器被配置为：测量第一积分的时间长度；测量第二积分的时间长度；以及基于至少第一积分和第二积分的所测量的时间长度来计算总积分时间。

根据一个实施方案，第一积分器输出信号和第二积分器输出信号具有线性地减弱的相等变化率。

在上述描述中，已结合具体示例性实施方案描述了所述技术。所示和所述具体实施方式用于展示所述技术及其最佳模式，而不旨在以任何方式另外限制本发明技术的范围。实际上，为简洁起见，方法和系统的常规制造、连接、制备和其它功能方面可能未详细描述。此外，多张图中示出的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或步骤。在实际系统中可存在多个另选的或另外的功能关系或物理连接。

已结合具体示例性实施方案描述了所述技术。然而，可在不脱离本发明技术的范围的情况下作出各种修改和变化。以示例性而非限制性方式考虑说明和附图，并且所有此类修改旨在包括在本发明技术的范围内。因此，应通过所述的一般实施方案及其在法律意义上的等同形式，而不是仅通过上述具体例子确定所述技术的范围。例如，除非另外明确说明，否则可以任何顺序执行任何方法或工艺实施方案中列举的步骤，并且这些步骤不限于具体示例中提供的明确顺序。另外，任何装置实施方案中列举的组件和/或元件可以多种排列组装或者以其他方式进行操作配置，以产生与本发明技术基本上相同的结果，因此不限于具体例子中阐述的具体配置。

上文已经针对具体实施方案描述了有益效果、其他优点和问题解决方案。然而，任何有益效果、优点、问题解决方案或者可使任何具体有益效果、优点或解决方案出现或变得更明显的任何要素都不应被解释为关键、所需或必要特征或组成部分。

术语“包含”、“包括”或其任何变型形式旨在提及非排他性的包括，使得包括一系列要素的工艺、方法、制品、组合物或装置不仅仅包括这些列举的要素，而且还可包括未明确列出的或此类工艺、方法、制品、组合物或装置固有的其他要素。除了未具体引用的那些，本发明技术的实施所用的上述结构、布置、应用、比例、元件、材料或组件的其他组合和/或修改可在不脱离其一般原理的情况下变化或以其他方式特别适于具体环境、制造规范、设计参数或其他操作要求。

上文已结合示例性实施方案描述了本发明技术。然而，可在不脱离本发明技术的范围的情况下对示例性实施方案作出变化和修改。这些和其他变化或修改旨在包括在本发明技术的范围内，如以下权利要求所述。

Claims

1.一种被配置为接收模拟输入信号的基于时间的多周期ADC，其特征在于包括：

第一电压-时间转换器，所述第一电压-时间转换器被配置为执行所述模拟输入信号的第一积分；和

第二电压-时间转换器，所述第二电压-时间转换器与所述第一电压-时间转换器并联耦合并被配置为执行所述模拟输入信号的第二积分；

其中所述ADC被配置为：

测量所述第一积分的时间长度；

测量所述第二积分的时间长度；以及

基于至少所述第一积分和所述第二积分的所测量的时间长度来计算总积分时间。

2.根据权利要求1所述的基于时间的多周期ADC，其特征在于：

所述第一电压-时间转换器在第一相位期间执行所述第一积分；

所述第二电压-时间转换器在第二相位期间执行所述第二积分；并且

所述第一相位和所述第二相位在时间上是连续的。

3.根据权利要求1所述的基于时间的多周期ADC，其特征还在于包括耦合到所述第一电压-时间转换器和所述第二电压-时间转换器的控制器，其中所述控制器被配置为激活所述第一电压-时间转换器和所述第二电压-时间转换器的取样保持操作。

4.根据权利要求3所述的基于时间的多周期ADC，其特征还在于包括耦合到所述控制器的输出信号的时间-数字转换器，其中所述时间-数字转换器对所述输出信号作出响应并测量所述第一积分和所述第二积分的所述时间长度。

5.根据权利要求1所述的基于时间的多周期ADC，其特征在于：

在所述第一积分期间，所述第一电压-时间转换器生成具有第一变化率的第一线性递减信号；

在所述第二积分期间，所述第二电压-时间转换器生成具有第二变化率的第二线性递减信号；并且

所述第一变化率等于所述第二变化率。

6.根据权利要求1所述的基于时间的多周期ADC，其特征在于：

每个电压-时间转换器周期性地执行积分和取样保持操作达到预定周期数；并且

所述电压-时间转换器的所述周期彼此异相。

7.一种用于将模拟信号转换成数字信号的方法，其特征在于包括：

在第一相位期间利用第一电压-时间转换器执行模拟输入信号的第一积分操作；

测量所述第一积分操作的时间长度；

在第二相位期间利用第二电压-时间转换器执行模拟输入信号的第二积分操作；

测量所述第二积分操作的时间长度；

基于至少所述第一积分操作和所述第二积分操作的所述时间长度来计算总积分时间；以及

将所述总积分时间转换成数字值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

在所述第一积分操作期间，所述第一电压-时间转换器生成具有第一变化率的第一线性递减信号；并且

在所述第二积分操作期间，所述第二电压-时间转换器生成具有第二变化率的第二线性递减信号，所述第二变化率等于所述第一变化率。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述第一相位和所述第二相位在时间上是连续的。

10.根据权利要求7所述的方法，其中：

测量所述第一积分操作的所述时间长度的特征在于包括根据所述第一电压-时间转换器的输出信号来激活启动信号和停止信号；并且

测量所述第二积分操作的所述时间长度的特征在于包括根据所述第二电压-时间转换器的输出信号来激活所述启动信号和所述停止信号。