CN117650789A - Σ-δ模/数转换器 - Google Patents

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CN117650789A CN202311027317.XA CN202311027317A CN117650789A CN 117650789 A CN117650789 A CN 117650789A CN 202311027317 A CN202311027317 A CN 202311027317A CN 117650789 A CN117650789 A CN 117650789A
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蒂埃里·多米尼克·伊夫·卡萨涅
弗朗西斯科·德埃斯波西托
帕斯卡尔·桑德尔
奥利维耶·蒂科
西蒙·布鲁莱
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NXP USA Inc
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Abstract

一种∑‑ΔADC包括:第一输入电阻器,串联连接于第一输入端和第一反馈节点之间;第二输入电阻器,串联连接于第二输入端和第二反馈节点之间;第三输入电阻器,串联连接于第三输入端和第三反馈节点之间;第一多路复用器开关,串联连接于第一反馈节点和第一放大器第二输入端之间;第二多路复用器开关,串联连接于第二反馈节点和第一放大器第一输入端之间;第三多路复用器开关,串联连接于第三反馈节点和第一放大器第二输入端之间;第一反馈电流源,具有第一端和第二端,其中第二端连接到参考端;第二反馈电流源;第一反馈选择开关;第二反馈选择开关;以及第三反馈选择开关,串联连接于第三反馈节点和第一反馈电流源的第一端之间。

Description

Σ-Δ模/数转换器
技术领域
本公开涉及Σ-Δ(sigma-delta,西格马-德耳塔)模/数转换器(ADC),以及使用这类ADC的电池组管理系统(BMS)。
发明内容
根据本公开的第一方面,提供一种Σ-ΔADC,所述Σ-ΔADC包括:
第一输入端,所述第一输入端被配置成接收第一模拟输入信号;
第二输入端,所述第二输入端被配置成接收第二模拟输入信号;
第三输入端,所述第三输入端被配置成接收第三模拟输入信号;
参考端;
第一放大器级,所述第一放大器级包括:
第一放大器第一输入端;
第一放大器第二输入端;
第一输入电阻器,所述第一输入电阻器串联连接于所述第一输入端和第一反馈节点之间;
第二输入电阻器,所述第二输入电阻器串联连接于所述第二输入端和第二反馈节点之间;
第三输入电阻器,所述第三输入电阻器串联连接于所述第三输入端和第三反馈节点之间;
第一多路复用器开关,所述第一多路复用器开关串联连接于所述第一反馈节点和所述第一放大器第二输入端之间;
第二多路复用器开关,所述第二多路复用器开关串联连接于所述第二反馈节点和所述第一放大器第一输入端之间;
第三多路复用器开关,所述第三多路复用器开关串联连接于所述第三反馈节点和所述第一放大器第二输入端之间;
第一反馈电流源,所述第一反馈电流源具有第一端和第二端,其中所述第二端连接到所述参考端;
第二反馈电流源,所述第二反馈电流源具有第一端和第二端,其中所述第二端连接到所述参考端;
第一反馈选择开关,所述第一反馈选择开关串联连接于所述第一反馈节点和所述第一反馈电流源的所述第一端之间;
第二反馈选择开关,所述第二反馈选择开关串联连接于所述第二反馈节点和所述第二反馈电流源的所述第一端之间;以及
第三反馈选择开关,所述第三反馈选择开关串联连接于所述第三反馈节点和所述第一反馈电流源的所述第一端之间。
有利地,这类Σ-ΔADC可提供良好电磁兼容性(EMC)稳健性并且可使得多路复用器开关能够不减小ADC提供的转换方程式的准确性。
所述Σ-ΔADC可另外包括一个或多个:
偶数输入端,所述偶数输入端各自被配置成接收相应偶数模拟输入信号;
偶数输入电阻器,所述偶数输入电阻器各自串联连接于所述偶数输入端中的相应偶数输入端和相应偶数反馈节点之间;
偶数多路复用器开关,所述偶数多路复用器开关各自串联连接于所述偶数反馈节点中的相应偶数反馈节点和所述第一放大器第二输入端之间;以及
偶数反馈选择开关,所述偶数反馈选择开关各自串联连接于所述偶数反馈节点中的相应偶数反馈节点和所述第一反馈电流源的所述第一端之间。
所述Σ-ΔADC可另外包括一个或多个:
奇数输入端,所述奇数输入端各自被配置成接收相应奇数模拟输入信号;
奇数输入电阻器,所述奇数输入电阻器各自串联连接于所述奇数输入端中的相应奇数输入端和相应奇数反馈节点之间;
奇数多路复用器开关,所述奇数多路复用器开关各自串联连接于所述奇数反馈节点中的相应奇数反馈节点和所述第一放大器第一输入端之间;以及
奇数反馈选择开关,所述奇数反馈选择开关各自串联连接于所述奇数反馈节点中的相应奇数反馈节点和所述第二反馈电流源的所述第一端之间。
所述第一多路复用器开关可串联连接于所述第一反馈节点和偶数放大器连接节点之间。所述第二多路复用器开关可串联连接于所述第二反馈节点和奇数放大器连接节点之间。第三多路复用器开关可串联连接于所述第三反馈节点和所述偶数放大器连接节点之间。
所述Σ-ΔADC可另外包括:
第一偶数放大器连接开关,所述第一偶数放大器连接开关串联连接于所述偶数放大器连接节点和所述第一放大器第二输入端之间;
第二偶数放大器连接开关,所述第二偶数放大器连接开关串联连接于所述偶数放大器连接节点和所述第一放大器第一输入端之间;
第一奇数放大器连接开关,所述第一奇数放大器连接开关串联连接于所述奇数放大器连接节点和所述第一放大器第一输入端之间;以及
第二奇数放大器连接开关,所述第二奇数放大器连接开关串联连接于所述奇数放大器连接节点和所述第一放大器第二输入端之间。
所述第一反馈选择开关可串联连接于所述第一反馈节点和偶数电流源连接节点之间。所述第二反馈选择开关可串联连接于所述第二反馈节点和奇数电流源连接节点之间。第三反馈选择开关可串联连接于所述第三反馈节点和所述偶数电流源连接节点之间。
所述Σ-ΔADC可另外包括:
第一偶数电流源连接开关,所述第一偶数电流源连接开关串联连接于所述偶数电流源连接节点和所述第一反馈电流源之间;
第二偶数电流源连接开关,所述第二偶数电流源连接开关串联连接于所述偶数电流源连接节点和所述第二反馈电流源之间;
第一奇数电流源连接开关,所述第一奇数电流源连接开关串联连接于所述奇数电流源连接节点和所述第二反馈电流源之间;以及
第二奇数电流源连接开关,所述第二奇数电流源连接开关串联连接于所述奇数电流源连接节点和所述第一反馈电流源之间。
所述偶数多路复用器开关中的每个偶数多路复用器开关可串联连接于所述偶数反馈节点中的所述相应偶数反馈节点和所述偶数放大器连接节点之间。所述奇数多路复用器开关中的每个奇数多路复用器开关可串联连接于所述奇数反馈节点中的所述相应奇数反馈节点和所述奇数放大器连接节点之间。所述偶数反馈选择开关中的每个偶数反馈选择开关可串联连接于所述偶数反馈节点中的所述相应偶数反馈节点和所述偶数电流源连接节点之间。所述奇数反馈选择开关中的每个奇数反馈选择开关可串联连接于所述奇数反馈节点中的所述相应奇数反馈节点和所述奇数电流源连接节点之间。
所述Σ-ΔADC可另外包括:
第一反馈开关,所述第一反馈开关串联连接于以下两者之间:i)所述第一反馈电流源;以及ii)所述第一偶数电流源连接开关和所述第二奇数电流源连接开关中的每个电流源连接开关,使得所述第一反馈开关可选择性地使所述第一反馈电流源与所述偶数电流源连接节点和所述奇数电流源连接节点断开连接;以及
第二反馈开关,所述第二反馈开关串联连接于以下两者之间:i)所述第二反馈电流源;以及ii)所述第二偶数电流源连接开关和所述第一奇数电流源连接开关中的每个电流源连接开关,使得所述第二反馈开关可选择性地使所述第二反馈电流源与所述偶数电流源连接节点和所述奇数电流源连接节点断开连接。
所述参考端可连接到负参考电压。
所述Σ-ΔADC可为连续时间Σ-ΔADC。
可提供一种用于车辆的电池组管理系统,其中所述电池组管理系统包括本文中所公开的任何Σ-ΔADC。
可提供一种包括本文中所公开的任何电池组管理系统的车辆。
虽然本公开容许各种修改和替代形式,但其细节已经借助于例子在附图中示出且将详细地描述。然而,应理解,也可能存在除所描述的特定实施例以外的其它实施例。还涵盖落在所附权利要求书的精神和范围内的所有修改、等效物和替代实施例。
以上论述并不意图呈现在当前或将来权利要求集的范围内的每一例子实施例或每一实施方案。附图和具体实施方式还举例说明了各种例子实施例。考虑以下详细描述结合附图可以更全面地理解各种例子实施例。
附图说明
现将仅借助于例子参考附图描述一个或多个实施例,在附图中:
图1示出BMS IC上的离散时间Σ-ΔADC;
图2示出不具有多路复用的连续时间Δ-Σ(delta-sigma,德耳塔-西格马)ADC的例子;
图3示出包括多路复用器的连续时间Δ-ΣADC的例子;
图4示出根据本公开的示例实施例的包括多路复用器的连续时间Δ-ΣADC;
图5示出根据本公开的Σ-ΔADC的示例实施例;
图6示出根据本公开的实施例的高电压多路复用连续时间Σ-ΔADC的另一示例实施例;
图7示出根据本公开的示例实施例的ADC;以及
图8示出用以说明图7的ADC的操作的定时图。
具体实施方式
电动汽车中的电池组管理系统(BMS)集成电路(IC)需要测量位于可充电电池组电池堆叠中的个别电池。此类型配置的挑战是不同电池的高共模电压,通常可变得高达一百伏特。
图1示出BMS IC 100上的离散时间Σ-ΔADC 101。BMS IC 100被示出为跨电池堆叠中的单个电池102连接。跨单个电池102的电压可处于2V到5V的区间。跨整个堆叠的共模电压可被视为高电压,且在一些例子中,可高达约100V。Σ-Δ ADC 106在其输入处具有高电压采样电容器(未示出)。
因为在采样电容器上对输入信号进行采样,所以此离散时间法使外部抗混叠RC滤波器108的使用成为必要。抗混叠RC滤波器108的使用增加电路的板级集成复杂性和成本,这显然是非所要的。
如果在BMS IC中使用连续时间Σ-ΔADC,那么不存在外部抗混叠RC滤波器。也就是说,BMS IC具有多个电池组平衡引脚(CB引脚),所述电池组平衡引脚连接到电池组电池元件以用于测量跨电池组电池元件的电压(且因此提供多个输入通道)。本文中所公开的例子涉及使用多路复用连续时间Δ-Σ转换器,其中单个ADC可选择性地连接到电池组平衡引脚中的不同电池组平衡引脚。也就是说,提供高电压多路复用器以能够针对同一核心ADC测量数个通道。这可通过避免ADC的复制有利地减少管芯大小。此外,如将在下文论述,这类多路复用连续时间Δ-Σ转换器可提供最佳EMC稳健性且可不受提供多路复用器功能性的开关的串联电阻影响。另外,本文中描述的例子中的一些例子可利用多路复用连续时间Δ-Σ转换器拓扑结构,方式为并入斩波开关,使得能够减小(例如来自第一积分器高电压运算放大器的)偏移和1/f噪声。本公开的多路复用连续时间Δ-Σ转换器因而可实现所得高电压转换器的良好准确性性能。下文将提供另外细节。
图2示出不具有多路复用的连续时间Δ-Σ ADC 216的例子。也就是说,针对每对电池组平衡引脚重复图2中示出的ADC 216。
ADC 216包括第一输入端205(V+)和第二输入端206(V-)。第一输入端205接收第一模拟输入信号,且第二输入端206接收第二模拟输入信号。如将从图1了解,第一输入端205(V+)和第二输入端206可跨电池堆叠中的单个电池连接。
第一模拟输入信号和第二模拟输入信号可被视为高电压信号。如本文中所描述,高电压信号可为大于或等于10V、40V、大于或等于80V、大于或等于90V、大于或等于120V或大于或等于200V的高电压信号。应了解,高电压信号的电平可通过使用的技术确定。在汽车应用中,大于或等于10V的电压电平在本发明中被称为高电压。高电压信号可为处于因为施加于栅极上的电压将超过所述技术的最大额定值,所以纯CMOS结构将不能够处理的电平处的高电压信号。高电压装置是能够处理高电压信号的高电压装置。如本文中所描述,低电压信号可为小于或等于5V、3V、小于或等于1.8V或小于或等于1V的低电压信号。应了解,低电压信号的电平也可通过使用的技术确定。在汽车应用中,标准CMOS技术具有小于或等于3V的电压,在本发明中被称为低电压。低电压装置是适用于处理低电压信号的低电压装置。在图2和各个其它图中,高电压线/信号被示出为具有粗线且低电压线/信号被示出为具有细线。
ADC 216还包括提供输出数字信号(位流)的输出端(未示出),所述输出数字信号表示第一模拟输入信号与第二模拟输入信号之间的差。
ADC 216包括第一放大器级204,也可被称作积分器。在此例子中,ADC 216是一阶ADC且因此仅具有一个放大器级204。然而,应了解,可使用额外放大器级(积分器)提供更高阶ADC。举例来说,如图6中所示,可使用二阶ADC。
返回到图2,第一放大器级204包括:第一放大器第一输入端217;以及第一放大器第二输入端218。
ADC 216包括串联连接于第一输入端205与第一反馈节点207之间的第一输入电阻器209。第一反馈节点207又连接到第一放大器第一输入端217。ADC 216还包括串联连接于第二输入端206和第二反馈节点208之间的第二输入电阻器210。第二反馈节点208又连接到第一放大器第二输入端218。这些输入电阻器209、210可在静电放电(ESD)和电磁兼容性(EMC)方面提供良好稳健性。
第一集成电容器219连接于第一放大器第一输出端与第一放大器第一输入端217之间。第二集成电容器220连接于第一放大器第二输出端与第一放大器第二输入端218之间。如所属领域中已知,这些集成电容器219、220促成第一放大器级204用作积分器。
如图2所示,ADC 216还包括反馈电流块221。反馈电流块221用以提供反馈电流给第一放大器第一输入端217和第一放大器第二输入端218。
反馈电流块221包括第一反馈晶体管222、第二反馈晶体管223、第一反馈开关213、第二反馈开关214、第一反馈电流源211,以及第二反馈电流源212。
第一反馈晶体管222具有串联连接如下两者之间的导电通道:(i)第一反馈节点207(且因此还经由第一输入电阻器209的第一输入端205);以及(ii)第一反馈开关213的第一端。第一反馈开关213的第二端连接到第一反馈电流源211的第一端。第一反馈电流源211的第二端连接到参考端(在此例子中为地)。以此方式,以下组件中的每个组件串联连接于第一反馈节点207(且因此还有第一输入端205)和参考端之间,所述参考端为:第一反馈晶体管222的导电通道;第一反馈开关213;以及第一反馈电流源211。更特定地,在此例子中,第一反馈开关213和第一反馈电流源211两者均串联连接于以下两者之间:(i)第一反馈晶体管222的导电通道的第一端;以及(ii)参考端。第一反馈晶体管222的导电通道的第二(另一)端连接到第一反馈节点207。
第一反馈晶体管222的导电通道用以传送来自第一反馈电流源211的电流。导电通道也可维持存在于第一放大器第一输入端217处的高电压,同时使得第一反馈开关213和第一反馈电流源211能够在低电压域中操作。
第一反馈晶体管222的控制端(在此例子中为栅极)连接到参考电压,如所属领域中已知。第一反馈晶体管222可提供为能够处理高电压的nmos场效应晶体管(FET)。举例来说,nmos FET可能能够处理从其漏极到其源极(VDS)和/或从其栅极到其源极(VGS)的高电压。在其它例子中,第一反馈晶体管222可提供为双极结晶体管(BJT)。
在此例子中,第一反馈晶体管222和第一反馈电流源211可被视为共源共栅结构。共源共栅结构包括高电压装置(第一反馈晶体管222)和低电压装置(第一反馈电流源211)两者。高电压装置(第一反馈晶体管222)用以保护其下方的低电压装置(第一反馈电流源211)。使用共源共栅结构可为有利的,因为这可使得低电压装置与高电压装置组合使用。使用低电压装置可使得能够达成良好匹配,且因此实现相对低的(非所要)偏移。使用高电压装置可提供维持第一放大器第一输入端217处的高电压的所需功能性。
连接到第一放大器第二输入端218的组件布置是类似的。第二反馈晶体管223具有串联连接于以下两者之间的导电通道:(i)第二反馈节点208(且因此还有经由第二输入电阻器210的第二输入端206);以及(ii)第二反馈开关214的第一端。第二反馈开关214的第二端连接到第二反馈电流源212的第一端。第二反馈电流源212的第二端连接到参考端(在此例子中为地)。以此方式,以下组件中的每个组件串联连接于第二反馈节点208(且因此还有第二输入端206)和参考端之间,所述参考端为:第二反馈晶体管223的导电通道;第二反馈开关214;以及第二反馈电流源212。更具体地说,在此例子中,第二反馈开关214和第二反馈电流源212两者均串联连接于以下两者之间:(i)第二反馈晶体管223的导电通道的第一端;以及(ii)参考端。第二反馈晶体管223的导电通道的第二(另一)端连接到第二反馈节点208。
第二反馈晶体管223的导电通道用以传送来自第二反馈电流源212的电流。导电通道也可维持存在于第二放大器第一输入端218处的高电压,同时使得第二反馈开关214和第二反馈电流源212能够在低电压域中操作。第二反馈晶体管223可与第一反馈晶体管222以相同方式实施,如上文所描述。也就是说,第二反馈晶体管223可提供为能够处理高电压的nmos场效应晶体管(FET)。而且,第二反馈晶体管223和第二反馈电流源212可被视为共源共栅结构。
第一反馈开关213和第二反馈开关214两者均根据输出数字信号(位流)的状态操作。更具体地说,当输出数字信号处于第一状态(例如数字1)中时,第一反馈开关213闭合且第二反馈开关214断开。类似地,当输出数字信号处于第二状态(例如数字0)中时,第一反馈开关213断开且第二反馈开关214闭合。
如图中示意性地示出,第一反馈晶体管222和第二反馈晶体管223中的每个反馈晶体管的导电通道的一个端连接到高电压信号(与放大级204的对应第一放大器输入端217、218相连接的端),且其它端连接到低电压信号(连接到对应反馈电流源极211、212的端)。因此,第一反馈晶体管222和第二反馈晶体管223被设计成使得这些反馈晶体管足够稳健性以便于这些反馈晶体管可承受可存在于第一放大器级204的第一放大器输入端217、218处的高输入共模电压。
反馈电流调制提供输入电压的数字表示。转换方程式(在转换期间,当ε=0时)平均为:
Vin=R1.Ifbp-R1.Ifbm=R1·(Ifbp-Ifbm)
其中:
Vin是第一输入端205和第二输入端206之间的电压差;
R1是第一输入电阻器209和第二输入电阻器210的电阻;
Ifbp是第一反馈电流源211根据通过第一输入电阻器209并且闭合第一反馈开关213的脉冲序列提供的平均电流;
Ifbm是第二反馈电流源212根据通过第一输入电阻器209并且闭合第二反馈开关214的脉冲序列提供的平均电流;
(Ifbp-Ifbm)表示调制反馈电流的平均位流值(Ifbp和Ifbm脉冲序列)。
图3示出包括多路复用器的连续时间Δ-Σ ADC 316的例子。多路复用器的功能性由开关电阻Rsw 324、325示出,表示对应多路复用器开关在闭合时的等效电阻器。
在图3中,仅第一输入端305和第二输入端306被示出为选择性地可连接(通过由开关电阻Rsw 324、325表示的多路复用器开关的操作)到第一放大器级304。然而,应了解,包括ADC 316的BMS IC包括可选择性地连接到第一放大器级304的额外输入端。这在例如图6中更详细地示出。以此方式,ADC 316可用于多个不同的输入端对以使得ADC 316在数个通道之间多路复用。
在图3中,多路复用器置于ADC 316前部,如由开关电阻Rsw 324、325定位于输入端305、306与对应输入电阻器309、310之间所示。因此,如图3中所示,反馈电流(Ifb)还流过开关电阻Rsw 324、325。
图3的ADC 316的转换方程式(在转换期间,当ε=0时)平均为:
Vin=(R1+Rsw).Ifbp-(R1+Rsw).Ifbm=(R1+Rsw)·(Ifbp-Ifbm)
也就是说,多路复用器开关(Rsw)的电阻已变成转换方程式的部分。因此,为了将多路复用器开关对转换方程式的准确性的负面效应降到最低,Rsw相较于R1应具有小值以便在接通模式中可忽略。因而,多路复用器开关的大小应为大。然而,即使Rsw的值为小,其随过程、温度和寿命漂移的变化仍会引起不准确。此外,多路复用器开关应具有高电压晶体管以便在处于断开模式中时维持输入电压。又另外,由于不存在保护输入引脚的外部滤波器(在芯片外部),因此可发生电压瞬变,所述电压瞬变可跨多路复用器开关产生整流现象。这类整流是强非线性的并且也将会引起不准确。因此,已发现,将多路复用器置于ADC前方存在数个缺点,如图3中所示。
图4示出根据本公开的示例实施例的包括多路复用器的连续时间Δ-ΣADC 416。如下文将详细地描述,多路复用器开关与图3的ADC相比置于不同位置中。同样,多路复用器的功能性由开关电阻Rsw 424、425示出,表示对应多路复用器开关在闭合时的等效电阻器。更具体地,多路复用器开关置于相应反馈节点407、408和第一放大器级404之间。
如图4中所示,反馈电流(Ifb)将跨输入电阻器R1、409、410的输入电压的效应计数,并且不通过多路复用器开关(如由开关电阻Rsw 424、425所表示)。这与图3的ADC形成对比。因此,开关电阻Rsw 424、425可以在数kΩ的范围内,对转换方程式不具有任何影响。因此,有利地,多路复用器开关不降低转换方程式的准确性。因此,虽然多路复用器开关可具有高电压(HV)组件(通常是Nmos),但这些开关的大小可为最小值。
当多路复用器开关处于断开模式中时,输入电阻器R1、409、410保护多路复用器开关。输入电阻器R1、409、410的数量级可为MΩ。当多路复用器开关处于接通模式中时,环路闭合(ε=0V),多路复用器开关输入处的瞬态电压保持为最小值,且因此避免或减少潜在有问题的整流机制。也就是说,多路复用器开关可在多路复用器开关处于接通模式中时受连续时间西格马德耳塔ADC的固有低通滤波性质保护,且在断开模式中受输入电阻器R1、409、410保护。
图4的拓扑结构可避免对置于提供输入端405、406的衬垫上的多路复用器开关直接的需求。
图5示出根据本公开的Σ-ΔADC 516的示例实施例。图5的ADC 516类似于图4,但示出第三输入端526如何也可连接到第一放大器级504。也就是说,图5的ADC 516具有三个输入端:
·被配置成接收第一模拟输入信号的第一输入端CB0 505;
·被配置成接收第二模拟输入信号的第二输入端CB1 506;以及
·被配置成接收第三模拟输入信号的第三输入端CB2 526。
从较前论述应了解:第一电池组电池可连接于第一输入端CB0 505与第二输入端CB1 506之间;且第二电池组电池可连接于第二输入端CB1 506与第三输入端CB2 526之间。因此,在输入端处接收到的模拟输入信号是电池组电池堆叠中的不同点处的电压信号。在许多应用中,存在额外输入端以使得额外电池组电池可连接到ADC 516。
ADC 516还具有如将在下文论述,可连接到地或连接到负电压的参考端535。
以与上文所论述的方式相同的方式,ADC 516包括第一放大器级504。在此例子中,第一放大器级504是运算跨导放大器(OTA)。第一放大器级504包括:第一放大器第一输入端(在此例子中是正输入端);以及第一放大器第二输入端(在此例子中是负端)。第一放大器级504可为ADC 516中的仅有级以使得提供一阶ADC。替代地,可存在额外的后续级以使得提供二阶或更高阶ADC。
ADC 516包括以下输入电阻器:
·串联连接于第一输入端CB0 505和第一反馈节点507之间的第一输入电阻器R0509;
·串联连接于第二输入端CB1 506和第二反馈节点508之间的第二输入电阻器R1510;以及
·串联连接于第三输入端CB2 526和第三反馈节点528之间的第三输入电阻器R2527。
ADC 516还包括以下多路复用器开关,同样由其对应开关电阻Rsw表示:
·串联连接于第一反馈节点507和第一放大器第二输入端518之间的第一多路复用器开关SW_MUX_0 524;
·串联连接于第二反馈节点508和第一放大器第一输入端517之间的第二多路复用器开关SW_MUX_1 525;以及
·串联连接于第三反馈节点528和第一放大器第二输入端518之间的第三多路复用器开关SW_MUX_2 529。
如将在下文详细论述,多路复用器开关可选择性地断开和闭合以便将电池组电池连接到第一放大器级504,使得可测量所述电池组电池的电池电压。
以与如上文所描述的方式相同的方式,ADC 516具有两个反馈电流源极:第一反馈电流源511和第二反馈电流源512。反馈电流源极511、512中的每个反馈电流源极用于提供反馈电流给与第一放大器输入端517、518中的相应第一放大器输入端相关联的反馈节点。在此例子中,第一反馈节点507或第三反馈节点528可连接到第一放大器第二输入端518(取决于第一多路复用器开关524和第三多路复用器开关529的状态)。因此,如将在下文论述,提供额外反馈选择开关以将第一反馈电流源选择性地连接到第一反馈节点507或第三反馈节点528。
现转而更详细地参考两个反馈电流源极。第一反馈电流源511具有第一端和第二端,其中第二端连接到参考端535。类似地,第二反馈电流源具有第一端和第二端,其中第二端连接到参考端535。图5还示出第一反馈开关513和第二反馈开关514,这些反馈开关与相应反馈电流源极中的对应反馈电流源极串联并参考图2进行详细描述。
ADC 516包括以下反馈选择开关,输入端505、506、526中的每个输入端都有一个反馈选择开关:
·串联连接于第一反馈节点507和第一反馈电流源511的第一端之间(经由第一反馈开关513)的第一反馈选择开关522;
·串联连接于第二反馈节点508和第二反馈电流源512的第一端之间(经由第二反馈开关514)的第二反馈选择开关523;以及
·串联连接于第三反馈节点528和第一反馈电流源511的第一端之间(经由第一反馈开关513)的第三反馈选择开关534。
在此例子中,反馈选择开关522、523、534实施为共源共栅结构。
在使用中,如果将测量第一输入端CB0 505和第二输入端CB1 506之间的电池组电池,那么图5中的各个开关操作如下:
·第一多路复用器开关SW_MUX_0 524闭合;
·第二多路复用器开关SW_MUX_1 525闭合;
·第三多路复用器开关SW_MUX_2 529断开;
·第一反馈选择开关522闭合;
·第二反馈选择开关523闭合;以及
·第三反馈选择开关534断开。
以此方式,第一输入端CB0 505和第二输入端CB1 506连接到第一放大器输入端517、518。而且,两个反馈电流源极511、512连接到与第一输入端CB0 505和第二输入端CB1506相关联的反馈节点507、508。
如果将测量第二输入端CB1 506和第三输入端CB2 526之间的电池组电池,那么图5中的各个开关操作如下:
·第一多路复用器开关SW_MUX_0 524断开;
·第二多路复用器开关SW_MUX_1 525闭合;
·第三多路复用器开关SW_MUX_2 529闭合;
·第一反馈选择开关522断开;
·第二反馈选择开关523闭合;以及
·第三反馈选择开关534闭合。
以此方式,第二输入端CB1 506和第三输入端CB2 526连接到第一放大器输入端517、518。而且,两个反馈电流源极511、512连接到与第二输入端CB1 506和第三输入端CB2526相关联的反馈节点508、528。
图6示出根据本公开的实施例的高电压多路复用连续时间Σ-ΔADC 616的另一示例实施例。在此例子中,ADC是二阶(即,具有第一级和第二级)。
在此例子中,示出了19个输入端CB0-CB18以使得ADC 616可测量跨连接于其间的18个电池组电池的电压。在图4和图5中单独地示出的多路复用器开关在图6中共同示出为多路复用器637、638。类似地,反馈选择开关也共同示出为图6中的反馈选择多路复用器639、640。
如将在下文论述,图6的ADC 616还包括斩波开关,所述斩波开关可操作以便抵消由第一放大器级604引入的任何偏移。斩波过程涉及开关发往第一放大器级604的输入信号以使得执行正转换和负转换两者。随后,可在后续处理中通过以下操作来去除第一放大器级604引入的任何偏移:从转换结果中的一转换结果减去另一转换结果并且将所述结果除以二。这是可实现的,因为当输入信号反向时,任何偏移误差均不会改变符号。斩波开关在图6中示意性地示出为第一斩波块641和第二斩波块642,并且将在下文更详细地描述。
有利地,将斩波器稳定包括到与图6的ADC 616相关联的测量系统可提高在偏移过温和寿命方面的性能。
如从图6可见,反馈节点643处于输入电阻器644和多路复用器637、638之间的相交点处。如上文所论述,这可确保包括多路复用器637、638不会降低转换的准确性。
而且,在此例子中,参考端635连接到负参考电压(即,低于地)。这可使得能够当第一放大器级604的第一放大器输入端处存在相对低共同电压时,例如当正在测量堆叠中的第一电池组电池时执行准确转换。由于反馈电流(Ifb)向下流动(如图3和图4中所示),第一放大器级604的输入共模电压可低于电池自身的输入共模。因此,将参考端635连接到负参考电压可确保即使是对于低共模电压输入信号,反馈电流(Ifb)仍沿正确方向流动。也就是说,使用负参考电压可确保即使当测量第一电池组电池时,仍存在用于反馈电流源极611、612的足够余裕空间。这可表示显著的性能提高。
图7示出根据本公开的示例实施例的ADC 716。将关于四个输入端(且因此连接于其间的三个电池组电池)描述ADC 716的操作,不过如图7中所示出,ADC 716可易于扩展到任何数目N的电池组电池。从以下描述应了解,归因于ADC 716的设计的重复性质,方便将输入端736描述为偶数输入端(第一输入端CB0 705;第三输入端CB2、726等等)或奇数输入端(第二输入端CB1 406;第四输入端CB3 745;等等)。与奇数输入端相关联的组件可以被赋予以奇数-为前缀的名称,且与偶数输入端相关联的组件可以被赋予以偶数-为前缀的名称。
图7中的ADC 716的组件和特征在图5中的ADC中也示出,将在700系列中给出对应参考标号,此处不必再描述。具体来说,已关于图5详细地描述第一输入端705、第二输入端706和第三输入端726以及其相关联组件。从图7可见,第四输入端745的相关联组件类似于与第二输入端706相关联的那些组件,这是由于这些都是奇数输入端。
更一般地说,ADC 716可被视为具有以下“偶数”组件:
·各自被配置成接收相应偶数模拟输入信号的偶数输入端(CB0705、CB2 726、CB4、CB6等等);
·偶数输入电阻器(R0 709、R2 727、R4、R6等等),所述偶数输入电阻器各自串联连接于偶数输入端中的相应偶数输入端与相应偶数反馈节点(707、728等等)之间;
·偶数多路复用器开关(SW_HV_0 724、SW_HV_2 729、SW_HV_4、SW_HV_6等等),所述偶数多路复用器开关各自串联连接于偶数反馈节点中的相应偶数反馈节点和(至少)第一放大器第二输入端718之间。(实际上,如将在下文关于斩波功能性论述,在图7的ADC 716中,偶数多路复用器开关可连接到第一放大器第二输入端718或第一放大器第一输入端717);以及
·偶数反馈选择开关(Casc0 722、Casc2 734、Casc4、Casc6等等),所述偶数反馈选择开关各自串联连接于偶数反馈节点中的相应偶数反馈节点和(至少)第一反馈电流源711的第一端之间。(实际上,如将在下文关于斩波功能性论述,在图7的ADC 716中,偶数反馈选择开关可连接到第一反馈电流源711或第二反馈电流源712。)
ADC 716也可被视为具有以下“奇数”组件:
·各自被配置成接收相应奇数模拟输入信号的奇数输入端(CB1 706、CB3 745、CB5、CB7等等);
·奇数输入电阻器(R1 710、R3 746、R5、R7等等),所述奇数输入电阻器各自串联连接于奇数输入端中的相应奇数输入端和相应奇数反馈节点(708、747等等)之间;
·奇数多路复用器开关(SW_HV_1 72 5、SW_HV_3 748、SW_HV_5、SW_HV_7等等),所述奇数多路复用器开关各自串联连接于奇数反馈节点中的相应奇数反馈节点和(至少)第一放大器第一输入端717之间。(实际上,如将在下文关于斩波功能性论述,在图7的ADC 716中,奇数多路复用器开关可连接到第一放大器第一输入端717或第一放大器第二输入端718);
·奇数反馈选择开关(Casc1 723、Casc3 749、Casc5、Casc7等等),所述奇数反馈选择开关各自串联连接于奇数反馈节点中的相应奇数反馈节点和(至少)第二反馈电流源712的第一端之间。(实际上,如将在下文关于斩波功能性论述,在图7的ADC 716中,奇数反馈选择开关可连接到第二反馈电流源712或第一反馈电流源711。)
现转而参考斩波功能性,第一斩波块741可有利地以仅以下四个开关予以实施,与输入端的数目无关:第一偶数放大器连接开关754;第二偶数放大器连接开关755;第一奇数放大器连接开关756;以及第二奇数放大器连接开关757。
第一多路复用器开关SW_HV_0 724串联连接于第一反馈节点707和偶数放大器连接节点750之间。第三多路复用器开关SW_HV_2 729串联连接于第三反馈节点和偶数放大器连接节点750之间。以此方式,第一偶数多路复用器开关、第三偶数多路复用器开关和任何另一偶数多路复用器开关连接到偶数放大器连接节点750。
第一偶数放大器连接开关754串联连接于偶数放大器连接节点750和第一放大器第二输入端718之间。第二偶数放大器连接开关755串联连接于偶数放大器连接节点750和第一放大器第一输入端717之间。以此方式,第一偶数放大器连接开关754和第二偶数放大器连接开关755可用以将偶数放大器连接节点750选择性地连接到:第一放大器第二输入端718或第一放大器第一输入端717。
第二多路复用器开关SW_HV_1 725串联连接于第二反馈节点708和奇数放大器连接节点751之间。第四多路复用器开关SW_HV_3 748串联连接于第四反馈节点747和奇数放大器连接节点751之间。以此方式,第二奇数多路复用器开关、第四奇数多路复用器开关和任何另一奇数多路复用器开关连接到奇数放大器连接节点751。
第一奇数放大器连接开关756串联连接于奇数放大器连接节点751和第一放大器第一输入端717之间。第二奇数放大器连接开关757串联连接于奇数放大器连接节点751和第一放大器第二输入端718之间。以此方式,第一奇数放大器连接开关756和第二奇数放大器连接开关757可用以将奇数放大器连接节点751选择性地连接到:第一放大器第二输入端718或第一放大器第一输入端717。
放大器连接开关754、755、756、757中的每个放大器连接开关受相同的HV斩波控制信号控制,使得第一偶数放大器连接开关754和第一奇数放大器连接开关756总是处于相同状态中,并且使得第二偶数放大器连接开关755和第二奇数放大器连接开关757总是处于与第一偶数放大器连接开关754和第一奇数放大器连接开关756相反的状态中。也就是说,以下两者中的一者:
·第一偶数放大器连接开关754接通,第一奇数放大器连接开关756接通,第二偶数放大器连接开关755关断且第二奇数放大器连接开关757关断;或
·第一偶数放大器连接开关754关断,第一奇数放大器连接开关756关断,第二偶数放大器连接开关755接通且第二奇数放大器连接开关757接通。
以此方式,偶数放大器连接节点750连接到以下两者中的仅一者:第一放大器第一输入端717或第一放大器第二输入端718。类似地,奇数放大器连接节点751仅连接到以下两者中的另一者:第一放大器第一输入端717和第一放大器第二输入端718。
现转而参考第二斩波块742。第二斩波块742也可有利地以仅以下四个开关予以实施,与输入端的数目无关:第一偶数电流源连接开关758;第二偶数电流源连接开关759;第一奇数电流源连接开关760;以及第二奇数电流源连接开关761。HV共源共栅晶体管也是选择开关,这是由于这允许调制器的反馈电流施加至对应CB引脚。
第一反馈选择开关Casc0 722串联连接于第一反馈节点707和偶数电流源连接节点752之间。第三反馈选择开关Casc2 734串联连接于第三反馈节点728和偶数电流源连接节点752之间。以此方式,第一偶数反馈选择开关、第三偶数反馈选择开关和任何另一偶数反馈选择开关连接到偶数电流源连接节点752。
第一偶数电流源连接开关758串联连接于偶数电流源连接节点752和第一反馈电流源711之间。第二偶数电流源连接开关759串联连接于偶数电流源连接节点752和第二反馈电流源712之间。以此方式,第一偶数电流源连接开关758和第二偶数电流源连接开关759可用以将偶数电流源连接节点752选择性地连接到:第一反馈电流源711或第二反馈电流源712。
第二反馈选择开关Casc1 723串联连接于第二反馈节点708和奇数电流源连接节点753之间。第四反馈选择开关Casc3 749串联连接于第四反馈节点747和奇数电流源连接节点753之间。以此方式,第二奇数反馈选择开关、第四奇数反馈选择开关和任何另一奇数反馈选择开关连接到奇数电流源连接节点753。
第一奇数电流源连接开关760串联连接于奇数电流源连接节点753和第二反馈电流源712之间。第二奇数电流源连接开关761串联连接于奇数电流源连接节点753和第一反馈电流源711之间。以此方式,第一奇数电流源连接开关760和第二奇数电流源连接开关761可用以将奇数电流源连接节点753选择性地连接到:第一反馈电流源711或第二反馈电流源712。
电流源连接开关758、759、760、761中的每个电流源连接开关受相同的LV斩波控制信号控制,使得第一偶数电流源连接开关758和第一奇数电流源连接开关760总是处于相同状态中,并且使得第二偶数电流源连接开关759和第二奇数电流源连接开关761总是处于与第一偶数电流源连接开关758和第一奇数电流源连接开关760相反的状态中。也就是说,以下两者中的一者:
·第一偶数电流源连接开关758接通,第一奇数电流源连接开关760接通,第二偶数电流源连接开关759关断且第二奇数电流源连接开关761关断;或
·第一偶数电流源连接开关758关断,第一奇数电流源连接开关760关断,第二偶数电流源连接开关759接通且第二奇数电流源连接开关761接通。
以此方式,偶数电流源连接节点752连接到以下两者中的仅一者:第一反馈电流源711或第二反馈电流源712。类似地,奇数电流源连接节点753仅连接到以下两者中的另一者:第一反馈电流源711和第二反馈电流源712。此外,HV斩波控制信号和LV斩波控制信号被配置成分别控制放大器连接开关754、755、756、757和电流源连接开关758、759、760、761,使得正确反馈电流源极711、712可基于放大器连接节点750、751和第一放大器输入端717、718之间的连接,连接到正确电流源连接节点752、753。
借助于对以上一些描述的概括:
·偶数多路复用器开关(SW_HV_0 724、SW_HV_2 729、SW_HV_4、SW_HV_6等等)中的每个偶数多路复用器开关串联连接于偶数反馈节点(707、728等等)中的相应偶数反馈节点和偶数放大器连接节点750之间;
·奇数多路复用器开关(SW_HV_1 725、SW_HV_3 748、SW_HV_5、SW_HV_7等等)中的每个奇数多路复用器开关串联连接于奇数反馈节点(708、747)中的相应奇数反馈节点和奇数放大器连接节点751之间;
·偶数反馈选择开关(Casc0 722、Casc2 734、Casc4、Casc6等等)中的每个偶数反馈选择开关串联连接于偶数反馈节点(707、728等等)中的相应偶数反馈节点和偶数电流源连接节点752之间;以及
·奇数反馈选择开关(Casc1 723、Casc3 749、Casc5、Casc7等等)中的每个奇数反馈选择开关串联连接于奇数反馈节点(708、747)中的相应奇数反馈节点和奇数电流源连接节点753之间。
图7还示出第一反馈开关713和第二反馈开关714在上文描述了这些反馈开关的功能性和目的。
在此例子中,第一反馈开关713串联连接于以下两者之间:i)第一反馈电流源711;以及ii)第一偶数电流源连接开关758和第二奇数电流源连接开关761中的每个电流源连接开关。第一反馈开关713被配置成基于ADC 716的输出位流,选择性地使第一反馈电流源711与偶数电流源连接节点752和奇数电流源连接节点753(且因此ADC 716的所有上行组件)断开连接。
第二反馈开关714串联连接于以下两者之间:i)第二反馈电流源712;以及ii)第二偶数电流源连接开关759和第一奇数电流源连接开关760中的每个电流源连接开关。第二反馈开关714被配置成基于ADC 716的输出位流,选择性地使第二反馈电流源712与偶数电流源连接节点752和奇数电流源连接节点753(且因此ADC 716的所有上行组件)断开连接。
现将逐步完成图7中的ADC 716的操作,所述操作用于测量跨连接于四个输入端CB0-CB3之间的三个电池组电池的电压。如上文所指示,第一斩波器块741(可被称为HV斩波器电路)旨在调换第一放大器级704的两个输入。因此,来自所测量电池的输入信号将施加于第一放大器级704的具有相反极性的输入。如果给定电池的第一转换产生正结果,那么在调换第一斩波器块741中的斩波器开关之后,下一结果将为负。然而,正转换结果和负转换结果两者均将受相同的偏移误差影响。因此,如上文所指示,通过使这两个结果相减并且除以2,可减小或消除来自转换器的输入参考偏移的误差。然而,对于图7的电路,为了维持整个调制器的稳定性,第二斩波块742执行LV斩波。原因是反馈电流旨在通过负反馈将第一放大器级704的输出维持在稳定边界内。在调换反馈电流极性的情况下将信号调换到第一放大器第一输入端717和第一放大器第二输入端718将自动使此反馈为正且因此使调制器脱轨(rail-out)。
因此,在图7的架构中可见,第二斩波块742提高调制器的稳定性,同时第一斩波块741将相同输入电压施加到具有相反极性的第一放大器级704,使得可进行恰当偏移消除。
现转而参考连接于第一输入端CB0 705与第二输入端CB1 706之间的第一电池组电池的测量,选择以下开关:
·第一反馈选择开关Casc0 722;受Sel_CB_0信号控制;
·第二反馈选择开关Casc1 723;受Sel_CB_1信号控制;
·第一多路复用器开关SW_HV_0 724;受转变到适当电压电平以驱动此开关的Sel_CB_0信号控制;
·第二多路复用器开关SW_HV_1 725;受转变到适当电压电平以驱动此开关的Sel_CB_1信号控制。
进行第一转换(正),并且接着施加斩波并且进行第二转换(此时为负)。如上文所论述,可通过恰当地处理这两个结果,消除偏移。
现将转向第二电池组电池的测量,所述第二电池组电池连接于第二输入端CB1706与第三输入端CB2 726之间。当转换第二电池组电池时,由于第二输入端CB1是与前一电池共有的,因此仅需要断开连接第一输入端CB0 705,替代地连接第三输入端CB2 726。因此,执行以下开关选择改变以便从第一电池组电池的测量转变为第二电池组电池的测量:
·通过Sel_CB_0信号关断第一反馈选择开关Casc0 722;
·通过Sel_CB_2信号接通第三反馈选择开关Casc2 734;
·第一多路复用器开关SW_HV_0 724通过Sel_CB_0信号关断,转变到适当电压电平以驱动此开关;以及
·第三多路复用器开关SW_HV_2 729通过Sel_CB_2信号接通,转变到适当电压电平以驱动此开关。
因而,显而易见,新电池相较于前一电池而施加至具有相反极性的第一放大器级704的输入。因此,如果前一电池的转换是负的,那么此新电池的转换将为正且无需改变第一斩波块741的状态。随后在此第一转换之后调换斩波状态以收集负转换结果,使得可计算补偿偏移的结果。
不转向第三电池组电池的测量,所述第三电池组电池连接于第三输入端CB2 726与第四输入端CB3 745之间。同样,第三输入端CB2 726是与前一电池共有的,且因此仅需要断开连接第二输入端CB1 706,替代地连接第四输入端CB3 745。因此,执行以下开关选择改变以便从第二电池组电池的测量转变为第三电池组电池的测量:
·通过Sel_CB_1信号关断第二反馈选择开关Casc1 723;
·通过Sel_CB_3信号接通第四反馈选择开关Casc3 749;
·第二多路复用器开关SW_HV_1 725通过Sel_CB_1信号关断,转变到适当电压电平以驱动此开关;以及
·第四多路复用器开关SW_HV_3 748通过Sel_CB_3信号接通,转变到适当电压电平以驱动此开关。
因而,显而易见,新电池相较于前一电池而施加至具有相反极性的转换器的输入。因此,如果前一电池的转换是负的,那么此新电池的转换将为正且无需改变第一斩波块741的状态。随后在此第一转换之后调换斩波状态以收集负转换结果,使得可计算补偿偏移的结果。
应了解,相同序列可重复且持续转换与装置被设计成容纳的通道一样多的通道。举例来说,在一个应用中,ADC 716可转换高达18个电池组电池。
执行HV斩波功能(在第一斩波块741中)的另一方式是允许每个输入端(也就是说,每个CB引脚)连接到第一放大器级704的任一输入。然而,这将使得HV选择开关的数目(也就是说,多路复用器开关的数目)加倍。因此,如图7中实施的对第一斩波块741的使用可产生显著的裸片面积节约。
图8示出用以说明图7的ADC 716的操作的定时图。
在数字滤波器中可考虑位流数据之前,Δ-Σ调制器可能需要某一稳定时间。这有两种方式:
1.重置积分电容器并且立即将位流数据积分;
·但这将需要跨积分电容器的一些高电压开关;
·不过转换比第二选项的转换更快速;以及
2.等待数个时钟循环以刷新积分器的前一状态,并且基于新输入值到达新稳定状态。
·这是本文在图8中所示出的选项,避免了对额外高电压开关的需求。
然而,应了解,本文中所公开的例子也可按照第一选项实施。
本文中所公开的例子涉及不受多路复用器开关的接通电阻影响的高电压多路复用连续时间Δ-Σ转换器。如上文所解释,这可通过在电阻器和选择开关的相交点处施加电流反馈的方式来实现。在选择开关之后使用HV_chopper使得能够使用低数目的HV开关(每个CB引脚一个HV开关),这是有利的,因为这类HV开关非常大。
这类高电压多路复用连续时间Δ-Σ转换器可准确地测量堆叠在一起的处于非常大的共模电压范围内的电池组电池元件集。组织转换器的多路复用部分的方式与需要外部抗混叠滤波器的离散时间转换器相比对于外部EMC更具稳健性,并且还不受开关的接通电阻影响,且无任何准确性损失。此属性使得能够添加与多路复用器串联的一些斩波开关以便抵消来自第一积分器高电压运算放大器(OA)的偏移。在电池组管理系统(BMS)应用中,不受多路复用器的串联电阻影响的架构和稳定化的斩波器在测量通道的寿命内实现极佳性能。
应了解,在本文中描述或示出为被耦合或连接的任何组件可以是直接或间接耦合或连接。也就是说,一个或多个组件可以位于据称被耦合或连接的两个组件之间,而仍使得能够实现所需的功能性。
除非明确陈述特定顺序,否则可以任何顺序执行以上图式中的指令和/或流程图步骤。而且,本领域的技术人员将认识到,虽然已论述了一个示例指令集/方法,但是在本说明书中的材料可以多种方式组合从而还产生其它例子,并且应在此详细描述提供的上下文内来进行理解。
在一些示例实施例中,上文描述的指令集/方法步骤实施为体现为可执行指令集的功能和软件指令,所述可执行指令集在计算机或以所述可执行指令编程并控制的机器上实现。此类指令经过加载以在处理器(例如,一个或多个CPU)上执行。术语处理器包括微处理器、微控制器、处理器模块或子系统(包括一个或多个微处理器或微控制器),或其它控制或计算装置。处理器可指代单个组件或多个组件。
在其它例子中,本文中示出的指令集/方法以及与其相关联的数据和指令存储于相应存储装置中,所述存储装置被实施为一个或多个非暂时性机器或计算机可读或计算机可用存储媒体。这类计算机可读或计算机可用存储媒体被视为物品(或制品)的部分。物品或制品可以指任何所制造出的单个组件或多个组件。如本文所定义的非暂时性机器或计算机可用媒体不包括信号,但此类媒体可能能够接收并处理来自信号和/或其它瞬态媒体的信息。
本说明书中论述的材料的示例实施例可整体或部分地经由网络、计算机或基于数据的装置和/或服务加以实施。这些可包括云、因特网、内联网、移动装置、台式计算机、处理器、查找表、微控制器、消费者设备、基础架构,或其它致能装置和服务。如本文和权利要求书中可使用,提供以下非排他性定义。
在一个例子中,本文论述的一个或多个指令或步骤是自动化的。术语自动化或自动地(和其类似变型)意指使用计算机和/或机械/电气装置来控制设备、系统和/或过程的操作,而不需要人类干预、观测、努力和/或决策。
应了解,据称将耦合的任何组件可直接地或间接地耦合或连接。在间接耦合的状况下,可在称为耦合的两个组件之间安置另外的组件。
在本说明书中,已经按选定的细节集合来呈现例子实施例。然而,所属领域的技术人员将理解,可以实践包括这些细节的不同选定集合的许多其它例子实施例。希望所附权利要求书涵盖所有可能的示例实施例。

Claims (10)

1.一种∑-ΔADC,其特征在于,所述∑-ΔADC包括:
第一输入端,所述第一输入端被配置成接收第一模拟输入信号;
第二输入端,所述第二输入端被配置成接收第二模拟输入信号;
第三输入端,所述第三输入端被配置成接收第三模拟输入信号;
参考端;
第一放大器级,所述第一放大器级包括:
第一放大器第一输入端;
第一放大器第二输入端;
第一输入电阻器,所述第一输入电阻器串联连接于所述第一输入端和第一反馈节点之间;
第二输入电阻器,所述第二输入电阻器串联连接于所述第二输入端和第二反馈节点之间;
第三输入电阻器,所述第三输入电阻器串联连接于所述第三输入端和第三反馈节点之间;
第一多路复用器开关,所述第一多路复用器开关串联连接于所述第一反馈节点和所述第一放大器第二输入端之间;
第二多路复用器开关,所述第二多路复用器开关串联连接于所述第二反馈节点和所述第一放大器第一输入端之间;
第三多路复用器开关,所述第三多路复用器开关串联连接于所述第三反馈节点和所述第一放大器第二输入端之间;
第一反馈电流源,所述第一反馈电流源具有第一端和第二端,其中所述第二端连接到所述参考端;
第二反馈电流源,所述第二反馈电流源具有第一端和第二端,其中所述第二端连接到所述参考端;
第一反馈选择开关,所述第一反馈选择开关串联连接于所述第一反馈节点和所述第一反馈电流源的所述第一端之间;
第二反馈选择开关,所述第二反馈选择开关串联连接于所述第二反馈节点和所述第二反馈电流源的所述第一端之间;以及
第三反馈选择开关,所述第三反馈选择开关串联连接于所述第三反馈节点和所述第一反馈电流源的所述第一端之间。
2.根据权利要求1所述的∑-ΔADC,其特征在于,所述∑-ΔADC另外包括一个或多个:
偶数输入端,所述偶数输入端各自被配置成接收相应偶数模拟输入信号;
偶数输入电阻器,所述偶数输入电阻器各自串联连接于所述偶数输入端中的相应偶数输入端和相应偶数反馈节点之间;
偶数多路复用器开关,所述偶数多路复用器开关各自串联连接于所述偶数反馈节点中的相应偶数反馈节点和所述第一放大器第二输入端之间;以及
偶数反馈选择开关,所述偶数反馈选择开关各自串联连接于所述偶数反馈节点中的相应偶数反馈节点和所述第一反馈电流源的所述第一端之间。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的∑-ΔADC,其特征在于,所述∑-ΔADC另外包括一个或多个:
奇数输入端,所述奇数输入端各自被配置成接收相应奇数模拟输入信号;
奇数输入电阻器,所述奇数输入电阻器各自串联连接于所述奇数输入端中的相应奇数输入端和相应奇数反馈节点之间;
奇数多路复用器开关,所述奇数多路复用器开关各自串联连接于所述奇数反馈节点中的相应奇数反馈节点和所述第一放大器第一输入端之间;以及
奇数反馈选择开关,所述奇数反馈选择开关各自串联连接于所述奇数反馈节点中的相应奇数反馈节点和所述第二反馈电流源的所述第一端之间。
4.根据在前的任一项权利要求所述的∑-ΔADC,其特征在于:
所述第一多路复用器开关串联连接于所述第一反馈节点和偶数放大器连接节点之间;
所述第二多路复用器开关串联连接于所述第二反馈节点和奇数放大器连接节点之间;
第三多路复用器开关串联连接于所述第三反馈节点和所述偶数放大器连接节点之间;
所述∑-ΔADC另外包括:
第一偶数放大器连接开关,所述第一偶数放大器连接开关串联连接于所述偶数放大器连接节点和所述第一放大器第二输入端之间;
第二偶数放大器连接开关,所述第二偶数放大器连接开关串联连接于所述偶数放大器连接节点和所述第一放大器第一输入端之间;
第一奇数放大器连接开关,所述第一奇数放大器连接开关串联连接于所述奇数放大器连接节点和所述第一放大器第一输入端之间;以及
第二奇数放大器连接开关,所述第二奇数放大器连接开关串联连接于所述奇数放大器连接节点和所述第一放大器第二输入端之间。
5.根据权利要求4所述的∑-ΔADC,其特征在于:
所述第一反馈选择开关串联连接于所述第一反馈节点和偶数电流源连接节点之间;
所述第二反馈选择开关串联连接于所述第二反馈节点和奇数电流源连接节点之间;
第三反馈选择开关串联连接于所述第三反馈节点和所述偶数电流源连接节点之间;
所述∑-ΔADC另外包括:
第一偶数电流源连接开关,所述第一偶数电流源连接开关串联连接于所述偶数电流源连接节点和所述第一反馈电流源之间;
第二偶数电流源连接开关,所述第二偶数电流源连接开关串联连接于所述偶数电流源连接节点和所述第二反馈电流源之间;
第一奇数电流源连接开关,所述第一奇数电流源连接开关串联连接于所述奇数电流源连接节点和所述第二反馈电流源之间;以及
第二奇数电流源连接开关,所述第二奇数电流源连接开关串联连接于所述奇数电流源连接节点和所述第一反馈电流源之间。
6.根据权利要求1所述的∑-ΔADC:
其特征在于,所述∑-ΔADC另外包括一个或多个:
偶数输入端,所述偶数输入端各自被配置成接收相应偶数模拟输入信号;
偶数输入电阻器,所述偶数输入电阻器各自串联连接于所述偶数输入端中的相应偶数输入端和相应偶数反馈节点之间;
偶数多路复用器开关,所述偶数多路复用器开关各自串联连接于所述偶数反馈节点中的相应偶数反馈节点和所述第一放大器第二输入端之间;以及
偶数反馈选择开关,所述偶数反馈选择开关各自串联连接于所述偶数反馈节点中的相应偶数反馈节点和所述第一反馈电流源的所述第一端之间;
奇数输入端,所述奇数输入端各自被配置成接收相应奇数模拟输入信号;
奇数输入电阻器,所述奇数输入电阻器各自串联连接于所述奇数输入端中的相应奇数输入端和相应奇数反馈节点之间;
奇数多路复用器开关,所述奇数多路复用器开关各自串联连接于所述奇数反馈节点中的相应奇数反馈节点和所述第一放大器第一输入端之间;以及
奇数反馈选择开关,所述奇数反馈选择开关各自串联连接于所述奇数反馈节点中的相应奇数反馈节点和所述第二反馈电流源的所述第一端之间;
其中:
所述第一多路复用器开关串联连接于所述第一反馈节点和偶数放大器连接节点之间;
所述第二多路复用器开关串联连接于所述第二反馈节点和奇数放大器连接节点之间;
第三多路复用器开关串联连接于所述第三反馈节点和所述偶数放大器连接节点之间;
所述∑-ΔADC另外包括:
第一偶数放大器连接开关,所述第一偶数放大器连接开关串联连接于所述偶数放大器连接节点和所述第一放大器第二输入端之间;
第二偶数放大器连接开关,所述第二偶数放大器连接开关串联连接于所述偶数放大器连接节点和所述第一放大器第一输入端之间;
第一奇数放大器连接开关,所述第一奇数放大器连接开关串联连接于所述奇数放大器连接节点和所述第一放大器第一输入端之间;
第二奇数放大器连接开关,所述第二奇数放大器连接开关串联连接于所述奇数放大器连接节点和所述第一放大器第二输入端之间;
所述第一反馈选择开关串联连接于所述第一反馈节点和偶数电流源连接节点之间;
所述第二反馈选择开关串联连接于所述第二反馈节点和奇数电流源连接节点之间;
第三反馈选择开关串联连接于所述第三反馈节点和所述偶数电流源连接节点之间;
所述∑-ΔADC另外包括:
第一偶数电流源连接开关,所述第一偶数电流源连接开关串联连接于所述偶数电流源连接节点和所述第一反馈电流源之间;
第二偶数电流源连接开关,所述第二偶数电流源连接开关串联连接于所述偶数电流源连接节点和所述第二反馈电流源之间;
第一奇数电流源连接开关,所述第一奇数电流源连接开关串联
连接于所述奇数电流源连接节点和所述第二反馈电流源之间;
第二奇数电流源连接开关,所述第二奇数电流源连接开关串联连接于所述奇数电流源连接节点和所述第一反馈电流源之间;
所述偶数多路复用器开关中的每个偶数多路复用器开关串联连接于所述偶数反馈节点中的所述相应偶数反馈节点和所述偶数放大器连接节点之间;
所述奇数多路复用器开关中的每个奇数多路复用器开关串联连接于所述奇数反馈节点中的所述相应奇数反馈节点和所述奇数放大器连接节点之间;
所述偶数反馈选择开关中的每个偶数反馈选择开关串联连接于所述偶数反馈节点中的所述相应偶数反馈节点和所述偶数电流源连接节点之间;且
所述奇数反馈选择开关中的每个奇数反馈选择开关串联连接于所述奇数反馈节点中的所述相应奇数反馈节点和所述奇数电流源连接节点之间。
7.根据权利要求5所述的∑-ΔADC,其特征在于,所述∑-ΔADC另外包括:
第一反馈开关,所述第一反馈开关串联连接于以下两者之间:i)所述第一反馈电流源;以及ii)所述第一偶数电流源连接开关和所述第二奇数电流源连接开关中的每个电流源连接开关,使得所述第一反馈开关能够选择性地使所述第一反馈电流源与所述偶数电流源连接节点和所述奇数电流源连接节点断开连接;以及
第二反馈开关,所述第二反馈开关串联连接于以下两者之间:i)所述第二反馈电流源;以及ii)所述第二偶数电流源连接开关和所述第一奇数电流源连接开关中的每个电流源连接开关,使得所述第二反馈开关能够选择性地使所述第二反馈电流源与所述偶数电流源连接节点和所述奇数电流源连接节点断开连接。
8.根据在前的任一项权利要求所述的∑-ΔADC,其特征在于,所述参考端连接到负参考电压。
9.一种用于车辆的电池组管理系统,其特征在于,所述电池组管理系统包括根据在前的任一项权利要求所述的∑-ΔADC。
10.一种车辆,所述车辆包括根据权利要求9所述的电池组管理系统。
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