DE102014201833B4

DE102014201833B4 - System und Verfahren zum Kalibrieren einer Schaltung

Info

Publication number: DE102014201833B4
Application number: DE102014201833.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Bogner
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2034-02-04
Also published as: CN104038222A; US8766833B1; DE102014201833A1; CN104038222B

Abstract

Verfahren zum Kalibrieren einer Schaltung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Koppeln einer ersten Referenzspannung (Vrefp_1, Vrefp_1p, Vrefp_1n) an einen ersten Eingang der Schaltung;
Koppeln einer programmierbaren Referenzspannung (VDAW, VDAWp, VDAWn) an einen Referenzknoten (Vrefn) eines Digital-Analog-Wandlers (DAW), wobei eine Verstärkung des Digital-Analog-Wandlers (DAW) von einem Eingangswert (ADAW) am Referenzknoten (Vrefn) abhängt;
Liefern eines ersten vorbestimmten Eingangscodes an den Digital-Analog-Wandler (DAW);
Summieren eines Ausgangs des Digital-Analog-Wandlers (DAW) mit der ersten Referenzspannung (Vrefp_1, Vrefp_1p, Vrefp_1n), um einen summierten Ausgang zu erzeugen;
Vergleichen des summierten Ausgangs mit einem Schwellwert (Vref) und
Justieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW), bis der summierte Ausgang innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des Schwellwerts (Vref) liegt.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Halbleiterschaltungen und Verfahren und insbesondere ein System und Verfahren zum Kalibrieren einer Schaltung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In den vergangenen Jahren ist es üblicher geworden, dass Kraftfahrzeugelektroniksysteme wie etwa Motorsteuersysteme, Antiblockiersysteme (ABS) und Airbagsicherheitssysteme so ausgelegt werden, dass sie ein oder mehrere zentrale Controllersysteme verwenden, die an mehrere, über das Kraftfahrzeug verteilte Elektroniksensoren gekoppelt sind. Beispielsweise kann ein Kraftfahrzeugairbagsystem einen zentralen Airbagcontroller aufweisen, der an eine Reihe von an verschiedenen Stellen im Kraftfahrzeug verteilte Beschleunigungssensoren gekoppelt ist, und einen oder mehrere Airbags, die so konfiguriert sind, dass sie sich über explodierende Zündpillen entfalten. Während des Betriebs sendet das Netzwerk von Beschleunigungssensoren Sensorinformationen in der Form von Analogspannungen an den zentralen Controller, der eine Analog-Digital-Umwandlung an jeder der Analogspannungen vornimmt und auf der Basis der umgewandelten Analogwerte von den Sensoren bestimmt, ob der Airbag entfaltet oder nicht entfaltet werden soll. Analog überwacht ein Antiblockiersystem oder ein Motorsteuersystem Analogspannungen, die von verschiedenen Sensoren und Systemen kommen, die Geschwindigkeit, Druck, Beschleunigung, Temperatur und dergleichen messen.
Ein Weg, wie die Fülle an Analogsignalen gehandhabt werden kann, erfolgt durch den Einsatz eines oder mehrerer Analog-Digital-Wandler (ADW), die sich im jeweiligen Controller befinden. Beispielsweise kann eine integrierte Mikrocontrollerschaltung mit einem oder mehreren Analog-Digital-Wandlern, die sich auf dem Chip befinden, verwendet werden. Bei Systemen mit mehreren Analogeingängen kann ein Multiplexer verwendet werden, um mehrere Analogeingangssignale zu handhaben. Durch Zeitmultiplexen der verschiedenen Analogsignale am Eingang kann ein Analog-Digital-Wandler verwendet werden, um eine Umwandlung an mehreren Analogeingangsleitungen durchzuführen. Aus US 5 995 033 A sind Schaltungen für die Kalibrierung von Sensoren bekannt, die einen Analog-Digital-Wandler umfassen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Kalibrieren einer Schaltung: Koppeln einer ersten Referenzspannung an einen ersten Eingang der Schaltung, Koppeln einer programmierbaren Referenzspannung an einen Referenzknoten eines Digital-Analog-Wandlers (DAW), so dass eine Verstärkung des DAW von einem Eingangswert am Referenzknoten abhängt. Das Verfahren beinhaltet weiterhin: Liefern eines ersten vorbestimmten Eingangscodes an den DAW, Summieren eines Ausgangs des DAW mit der ersten Referenzspannung, um einen summierten Ausgang zu erzeugen, Vergleichen des summierten Ausgangs mit einem Schwellwert und Justieren der programmierbaren Referenzspannung, bis der summierte Ausgang innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des Schwellwerts liegt.
Figurenliste
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:

Figuren la-b herkömmliche Datenerfassungsschaltungen;
2a-e eine Datenerfassungsschaltung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
3 eine Datenerfassungsschaltung gemäß einer Differenzausführungsform;
4 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer integrierten Schaltung und
5 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens.

Entsprechende Zahlen und Symbole in verschiedenen Figuren beziehen sich allgemein auf entsprechende Teile, sofern nicht etwas anderes angegeben ist. Die Figuren sind gezeichnet, um die relevanten Aspekte der bevorzugten Ausführungsformen klar zu veranschaulichen, und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. Zum klaren Veranschaulichen bestimmter Ausführungsformen kann auf eine Figurzahl ein Buchstabe folgen, der Variationen der gleichen Struktur, des gleichen Materials oder des gleichen Prozessschritts anzeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Herstellung und Verwendung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen werden unten ausführlich erörtert. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte liefert, die in einer großen Vielzahl spezifischer Kontexte verkörpert werden können. Die erörterten spezifischen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich spezifische Wege zum Herstellen und Verwenden der Erfindung und beschränken nicht den Schutzbereich der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen in einem spezifischen Kontext beschrieben, nämlich eines Analog-Digital-Wandlers mit sukzessiver Approximation. Die Erfindung kann jedoch auch auf andere Arten von Schaltungen, Systemen und Verfahren angewendet werden, die auf die Daten- und Signalerfassung und/oder -kalibrierung abzielen. Beispielsweise können Ausführungsformen von Systemen auf Datenwandler mit anderen Architekturen neben ADWs mit sukzessiver Approximation abzielen. Ausführungsformen der Systeme können weiter auf eine Vielzahl von Kraftfahrzeug- und Nicht-Kraftfahrzeug-Anwendungen abzielen.
1a zeigt ein Datenerfassungssystem 100 gemäß einer konventionellen Implementierung, die einen Controller 102 enthält, der an Sensoren 110, 112, 114 und 116 gekoppelt ist. Der Controller 102 enthält einen Eingangsmultiplexer 104, dessen Ausgang an den A/D-Wandler 106 gekoppelt ist. Während des Betriebs des Controllers 102 wird ein Eingang des Multiplexers 104 an den Eingang des Analog-Digital-Wandlers 106 gelenkt und eine A/D-Umwandlung wird durchgeführt. Bei einigen Implementierungen kann sich der zugewiesene Eingang zum Multiplexer 104 im Laufe der Zeit ändern. Beispielsweise kann jeder Eingang des Multiplexers 104 gemäß einem wiederholten Muster zyklisch zu dem A/D-Wandler 106 gelenkt werden, so dass die Umwandlungen der Ausgänge der Sensoren 110, 112, 114 und 116 zeitgemultiplext werden. Ein Mikrocontrollerkern 108 verarbeitet die digitalen Ausgänge des A/D-Wandlers 106 und liefert Steuersignale CTL_1 bis CTL_N, die verwendet werden können, um Steuersignale an verschiedene Funktionen innerhalb eines Systems zu liefern. Beispielsweise können in einem Kraftfahrzeugsystem CTL_1 bis CTL_N verwendet werden, um Funktionen bezüglich des Betriebs von Motor, Kraftstoffsystem und Sicherheitssystem zu steuern.
Bei einigen Ausführungsformen sind die Ausgangsspannungen eines oder mehrerer Sensoren 110, 112, 114 und 116 bezüglich einer Referenzspannung oder einer Stromversorgungsspannung referenziert. Beispielsweise kann ein Drucksensor konfiguriert sein, einen bekannten Vollskalenwert zu erzeugen, der einer Stromversorgung und/oder einer Referenzspannung entspricht, die an den Drucksensor gekoppelt ist. In solchen Fällen kann die Sensorversorgungsspannung weiterhin an den A/D-Wandler 106 gekoppelt sein, um einen digitalen Ausgangscode zu liefern, der radiometrisch von der Versorgungsspannung oder einer Referenzspannung des Sensors abhängt. Beispielsweise kann ein Versorgungsblock 118 eine Spannung Vref ausgeben, die an einen Referenzeingangsknoten des A/D-Wandlers 106 gekoppelt ist.
1b zeigt einen herkömmlichen A/D-Wandler 130 mit einer Architektur mit sukzessiver Approximation. Während des Betriebs wird eine Eingangsspannung am Kondensator Cs abgetastet, dessen Deckplatte an den Eingang eines Vergleichers 134 gekoppelt ist. Während des Abtastens werden ausgewählte der Eingangsspannungen Vin1 oder Vin2 an die Bodenplatte des Abtastkondensators Cs gekoppelt, während die Deckplatte des Abtastkondensators Cs über einen Schalter 154 an die Spannung Vref gekoppelt ist, und die Bodenplatten des Kondensatorarrays Cdac sind alle an eine negative Referenzspannung Vrefn oder positive Referenzspannung Vp gekoppelt. Als Nächstes wird der Schalter 154 geöffnet, und die Bodenplatte des Kondensators Cs ist über einen Schalter 162 an den negativen Referenzknoten Vrefn gekoppelt, und die Bodenplatten des Kondensatorarrays Cdac sind derart gekoppelt, dass die Hälfte der Kapazität an die positive Referenzspannung Vp gekoppelt ist und die andere Hälfte der Kapazität über Schalter 150 und 152 an die negative Referenzspannung Vrefn gekoppelt ist. Es versteht sich, dass die Schalter 150 und 152 zwar jeweils als ein individueller Schalter gezeigt sind, jeder Schalter 150 und 152 jedoch mehrere Schalter darstellt, die jeweils an eine entsprechende Kapazität im Kondensatorarray Cdac im DAW gekoppelt sind.
Infolge des Rekonfigurierens des Koppelns der Deck- und Bodenplatten des Kondensators Cs und des Kondensatorarrays Cdac wird der Eingangsknoten des Vergleichers 134 über oder unter einen Schwellwert gedrückt. Auf der Basis des Ausgangs des Vergleichers 134 wird die Schalterkonfiguration aus Schaltung 150 und 152 so modifiziert, dass die Eingangsspannung des Vergleichers 134 näher an seinen Schwellwert gebracht wird. Dies kann bewerkstelligt werden durch den Einsatz eines Registers mit sukzessiver Approximation (SAR) 136, um einen nächsten Zustand der Schalter 150 und 152 über mehrere Zyklen zu bestimmen, um eine binäre Suche nach einer Schalterkonfiguration durchzuführen, die die Differenz zwischen der Eingangsspannung des Vergleichers 134 und seinem Schwellwert minimiert. Allgemein liefert jeder Vergleichszyklus ein einzelnes Bit an Auflösung. Deshalb kann eine 8-Bit-Umwandlung in 8 Zyklen durchgeführt werden, eine 10-Bit-Umwandlung in 10 Zyklen und eine 12-Bit-Umwandlung in 12 Zyklen. Bis alle Zyklen abgeschlossen sind, ist das Ausgangswort der sukzessiven Approximation im Register 136 mit sukzessiver Approximation vollständig ausgebildet. Die Arbeit eines derartigen A/D-Wandlers mit sukzessiver Approximation wird beispielsweise in der US-Patentanmeldung US 2011/0254569 A1 mit dem Titel „Measurement Apparatus“ und in der US-Patentanmeldung US 2014/0002286 A1 beschrieben.
Die positive Referenzspannung Vp wird generiert, indem eine Spannungsteilung der Potentialdifferenz zwischen den Spannungen Vrefp und Vrefn unter Verwendung eines Spannungsteilers 160 durchgeführt wird, dessen Ausgang unter Verwendung eines Spannungspuffers 140 gepuffert wird. Der Spannungsteiler 160 kann beispielsweise unter Einsatz einer Widerstandsteilerschaltung oder einer Schaltkondensator-Spannungsteilerschaltung implementiert werden. Durch Verwenden des Spannungsteilers 160 können der Puffer 140, der Vergleicher 134 und das Register 136 mit sukzessiver Approximation unter Verwendung einer Niederspannungsstromversorgung und unter Verwendung von Niederspannungsbauelementen betrieben werden, während die Eingangsspannungen Vin1 und Vin2 einen Spannungsbereich aufweisen, der die Stromversorgungspannung übersteigt, die von dem Puffer 140, dem Vergleicher 134 und das Register 136 mit sukzessiver Approximation verwendet wird.
Beispielsweise kann die Spannungsreferenz Vrefp auf 5 V eingestellt sein, was einem Vollskalenwert von Vin1 oder Vin2 von 5 V entspricht. Falls der Spannungsteiler so eingestellt ist, dass er ein Spannungsteilungsverhältnis von 5:1 aufweist, liegt der Ausgang des Spannungsteilers 160 über 1 V. In diesem Fall wird ein digitaler Vollskalenausgang des A/D mit sukzessiver Approximation einer Eingangsspannung von 5 V bei Vin1 oder Vin2 entsprechen.
2a zeigt einen Datenwandler 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Datenwandler 200 weist ein Eingangsschaltarray 204 auf, das Spannungseingänge Vin_1 bis Vin_n und Spannungsreferenzeingänge Vrefp_1 bis Vrefp_m referenziert, wobei n die Anzahl multiplexierter Eingangskanäle darstellt und m die Anzahl an Referenzspannungen darstellt. Die Zahlen n und m können gleich oder voneinander verschieden sein, wenngleich n typischerweise größer als m ist. Das Eingangsschaltarray 204 weist auch Vrefn als Eingang auf, der ein lokaler Referenzspannungseingang ist, der bei einigen Ausführungsformen eine Massereferenz sein kann. Der Ausgang des Eingangsschaltarrays 204 ist an den Abtastkondensator 250 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist der Ausgang des Eingangsschaltarrays 204 an eine Bodenplatte des Kondensators 250 gekoppelt, während die Deckplatte des Kondensators 250 an den Eingang des Knotens T des Vergleichers 234 und an die Deckplatten der Kondensatoren innerhalb des Kondensatorarrays 240 gekoppelt ist. Alternativ können die Deck- und Bodenplatten des Eingangsabtastkondensators 250 und des Kondensatorarrays 240 anders angeordnet sein. Durch Koppeln der Deckplatten des Kondensators 250 und des Kondensatorarrays 240 an den Eingang des Vergleichers 234 werden Ungenauigkeiten aufgrund einer parasitären Ladungsteilung minimiert. Da die Bodenplatten des Kondensators 250 und des Kondensatorarrays 240 durch Quellen mit relativ niedriger Impedanz angesteuert werden, stellen an die Bodenplatten des Kondensators 250 und des Kondensatorarrays gekoppelte parasitäre Kapazitäten bezüglich der Ladungsteilung und der Umverteilung zwischen diesen Kapazitäten kein Problem dar. Bei einigen Ausführungsformen kann der Kondensator 250 unter Verwendung mehrerer schaltbarer Kondensatoren implementiert werden. Bei solchen Ausführungsformen kann die Verstärkung des Datenwandlers 200 weiter durch Wählen der Kapazität des Kondensators 250 über die schaltbaren Kondensatoren justiert werden.
Bei einer Ausführungsform weist das Kondensatorarray 240 12 Kondensatoren auf, die jeweils 1 Bit an Auflösung darstellen. Bei einer derartigen Ausführungsform ist der Datenwandler 200 als ein 12-Bit-A/D konfiguriert. Alternativ können andere größere oder weniger Kondensatoren verwendet werden, um andere Bitauflösungen zu erzielen. Beispielsweise kann das Kondensatorarray 240 8 Kondensatoren aufweisen, um 8-Bits an Auflösung zu erzielen. Bei einigen Ausführungsformen können einige oder alle der 12 Kondensatoren unter Verwendung von mehreren Einheitskondensatoren implementiert werden. Bei einigen Ausführungsformen sind die Kondensatoren innerhalb des Kondensatorarrays 240 derart binär gewichtet, dass das Kondensatorarray 240 als ein binär gewichtetes Kondensatorarray betrieben wird. Bei anderen Ausführungsformen sind einige oder alle der Kondensatoren innerhalb des Kondensatorarrays 240 thermometercodiert. Außerdem können zusätzliche Kondensatoren innerhalb des Kondensatorarrays 240 enthalten sein, um die Genauigkeit der Linearität des Arrays zu kalibrieren. Bei einer Ausführungsform liegt die Gesamtkapazität des Kondensatorarrays 240 zwischen etwa 2 pF und etwa 3 pF. Die Kapazität des Abtastkondensators 250 kann so eingestellt sein, dass sie etwa ein Viertel der Kapazität des Kondensatorarrays 240 beträgt, um beispielsweise ein Spannungsteilungsverhältnis von 1 zu 5 Volt zu erzielen. Bei dem Spannungsteilungsverhältnis von 1 zu 5 beispielsweise kann eine Vollskalenspannung von 5 V mit einem VDAW umgewandelt werden, der auf etwa 1 V eingestellt ist. Es versteht sich, dass bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung andere Kapazitätswerte und andere Spannungsteilungsverhältnisse bezüglich des Eingangsabtastkondensators 250 und des Kondensatorarrays 240 verwendet werden können.
Während des Betriebs wird eine der Analogeingangsspannungen Vin_1 bis Vin n durch das Eingangsschaltarray 204 gewählt und an die Bodenplatte des Eingangsabtastkondensators 250 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform wird der Knoten T der Deckplatte über den Schalter 252 an die Referenzspannung Vref gekoppelt, der Schalter 252 wird geöffnet und die Bodenplatten des Kondensatorarrays 240 werden entweder an die lokale Referenzspannung VDAW oder die negative Referenzspannung Vrefn über das DAW-Schaltarray 242 in einem ersten Ladungsumverteilungsschritt gekoppelt. Der Vergleicher 234 vergleicht dann die Spannung am Knoten T mit der Referenzspannung Vref. Bei alternativen Ausführungsformen können der Vergleicher 234 und der Schalter 252 unter Verwendung eines Vergleichers mit automatischem Nullsetzen implementiert werden, wobei dann die Spannung Vref der automatisch auf null gesetzten Spannung des Vergleichers entspricht. Bei weiteren alternativen Ausführungsformen kann es sich bei dem Vergleicher 234 um einen MehrbitVergleicher handeln, der beispielsweise unter Verwendung mehrerer Vergleicher implementiert wird, die auf verschiedene Referenzspannungen in einer Flash-A/D-Konfiguration referenziert sind.
Auf der Basis des Ausgangs des Vergleichers 234 erzeugt und liefert ein digitales Suchregister (DSR) 236 einen nächsten Schalterkonfigurationsschätzwert der über das DAW-Schaltarray 242 an die Bodenplatten des Kondensatorarrays 240 angelegt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann das DSR 236 unter Verwendung eines SAR (Successive Approximation Register - Register mit sukzessiver Approximation) implementiert werden, wobei dann der Betrieb auf binäre Suchweise abläuft, wie in den US-Patentanmeldungen US 2011/0254569 A1 und US 2014/0002286 A1 beschrieben. Bei anderen Ausführungsformen kann das DSR 236 unter Verwendung eines Verfolgungsregisters implementiert werden und/oder kann neben einer Suche mit digitaler sukzessiver Approximation andere Suchverfahren implementieren. Bei einigen Ausführungsformen kann das DSR 236 eine nicht-binäre Suche beispielsweise in Ausführungsformen implementieren, bei denen das Kondensatorarray ein nicht-binäres Kondensatorarray ist.
Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfährt die über das DAW-Schaltarray 242 an das Kondensatorarray 240 gelieferte Referenzspannung einen Prozess der Kalibrierung. Durch Kalibrieren der Referenzspannung VDAW können Umwandlungsverstärkungsungenauigkeiten, die beispielsweise durch Komponentenfehlanpassung verursacht werden, minimiert und/oder eliminiert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Generierung der Referenzspannung VDAW ganz innerhalb eines Niederspannungsstromversorgungsbereichs durchgeführt werden. Als solches können kleine kompakte Bauelemente, die für kleine Größe und Niederspannungsbetrieb optimiert sind, verwendet werden, um die Referenzspannung VDAW bezüglich sowohl eines niedrigeren Stromverbrauchs als auch einer kleineren Die-Fläche effizienter zu generieren.
Bei einer Ausführungsform arbeiten ein Verstärkungskalibrierungscontroller 244 und ein Referenz-DAW 246 zusammen, um die Verstärkung des Datenwandlers 200 zu kalibrieren. Während eines Kalibrierungsschritts wird eine der Referenzspannungen Vrefp_1 bis Vrefp_n über das Eingangsschaltarray 204 ausgewählt und während einer Abtastphase an die Bodenplatte des Kondensators 250 angelegt. Währenddessen wird die Referenzspannung Vref an den Knoten T angelegt, und die Bodenplatten des DAW-Schaltarrays 242 werden an Vrefn oder Masse gekoppelt. Als Nächstes wird während einer Vergleichsphase der Schalter 252 geöffnet, die Bodenplatte des Kondensators 250 wird an Vrefn oder Masse gekoppelt und die Bodenplatten des Kondensatorarrays 240 werden an einen vordefinierten Wert gekoppelt. Bei einigen Ausführungsformen entspricht dieser vordefinierte Wert derart einem Vollskalenwert, dass alle der Bodenplatten des Kondensatorarrays 240 an die Spannung VDAW gekoppelt werden oder alle der Bodenplatten des Kondensatorarrays an Vrefn gekoppelt werden. Alternativ können andere Codes gemäß der jeweiligen Anwendung und ihrer Spezifikationen verwendet werden. Dieser vordefinierte Wert ist in 2a als auf dem digitalen Bus CAL übertragen dargestellt. Bei einer Ausführungsform, die während der Kalibrierung Vollskalen-DAW-Schaltarrays verwenden, kann das Signal CAL entfallen und der vordefinierte Wert kann innerhalb des DAW-Schaltarrays 242 hart codiert sein.
Falls die Referenzspannung VDAW derart kalibriert wird, dass VDAW einem Vollskaleneingang wie durch die gewählte Referenzspannung Vrefp_1 bis Vrefp_n definiert entspricht, wird die resultierende Spannung am Knoten T in der Vergleichsphase etwa der Schwellwert Vref sein. Falls die Referenzspannung VDAW nicht der gewählten Referenzspannung Vrefp_1 bis Vrefp n entspricht, wird eine Vollskaleneingangsspannung, wie durch die gewählte Referenzspannung definiert, einen Ausgangsspannungscode an DOUT erzeugen, der kleiner ist als der Vollskalenwert, oder der Ausgangsspannungscode an DOUT wird einen Vollskalenwert für Spannungswerte erzeugen, die kleiner sind als die gewählte Referenzspannung, was einen Verstärkungsfehler bezeichnet.
Bei einer Ausführungsform justiert der Verstärkungskalibrierungscontroller iterativ den Referenz-DAW 246 derart, dass eine gewählte Referenzspannung im Wesentlichen einem Vollskalendatenumsetzerausgang am Ausgangsbus DOUT entspricht. Diese iterative Justierung kann beispielsweise durch Durchführen einer binären Suche oder einer linearen Suche ausgeführt werden. Eine binäre Suche kann beispielsweise ausgeführt werden, indem unter Verwendung einer groben Auflösung der Referenz-DAW 246 auf einen ersten Wert initialisiert wird. Je nach dem Ausgang des Vergleichers 234 kann die nächste Iteration ausgeführt werden, indem der Referenz-DAW 246 unter Verwendung einer feineren Auflösung als bei der ersten Iteration auf den näherliegenden Wert initialisiert wird. Während die iterative Justierung weitergeht, nimmt die Stufengröße jeder Iteration ab, bis der resultierende Wert am Knoten T innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Referenzspannung VREF liegt. Andererseits wird bei einer linearen Suche der Referenz-DAW 246 mit einem Anfangswert initialisiert, der einem Verstärkungswert entspricht, der entweder geringfügig zu hoch oder geringfügig zu niedrig ist. Der Verstärkungskalibrierungscontroller 244 inkrementiert oder dekrementiert dann den Eingangswert ADAW des Referenz-DAC 246, bis der Ausgang des Vergleichers 234 die Polarität ändert.
Bei einigen Ausführungsformen leitet der Referenz-DAW 246 die Ausgangsspannung VDAW auf der Basis einer oder mehrerer der Referenzspannungen Vrefp_1 bis Vrefp_n direkt ab. Bei einigen Ausführungsformen ist der Referenz-DAW 246 an eine oder mehrere der Referenzspannungen Vrefp_1 bis Vrefp_n gekoppelt, wie in 2A durch die gepunktete Linie angegeben. Weiterhin kann der Verstärkungskalibrierungscontroller 244 in einigen Ausführungsformen Modussteuersignale GMODE und IMODE ausgeben. IMODE kann verwendet werden, um den Referenzeingang des Datenwandlers zu steuern, und GMODE kann verwendet werden, um das DAW-Schaltarray 242 in einen Kalibrierungsmodus zu setzen. Es versteht sich, dass diese Modussteuersignale bei anderen Ausführungsformen durch einen eigenen Controller generiert werden können. Außerdem können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung andere Arten von Steuersignalen und Steuersignalverfahren verwenden, wie in der Technik bekannt ist, die aber in 2a nicht explizit gezeigt sind. Beispielsweise können bei einigen Ausführungsformen einige Schaltungen und Verfahren integriert sein, wie in den US-Patentanmeldungen US 2011/0254569 A1 und US 2014/0002286 A1 beschrieben.
Bei einer Ausführungsform weist der Datenwandler 200 eine Abtastrate von etwa 5 Ms/s unter Verwendung einer internen Taktrate zwischen etwa 100 MHz und etwa 200 MHz auf. Alternativ können andere Abtastraten und interne Taktraten verwendet werden. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Datenwandler 200 unter Verwendung einer Differenzarchitektur anstatt der Eintaktarchitektur, wie in 2a gezeigt, implementiert werden.
2b zeigt den Referenz-DAW 260 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit dem der in 2a gezeigte Referenz-DAW 246 implementiert werden kann. Der Referenz-DAW 260 weist einen programmierbaren Spannungsteiler auf, der mit einem Widerstand 264 und einem justierbaren Widerstand 266 implementiert ist. Der Ausgang des programmierbaren Spannungsteilers wird durch den Spannungspuffer 262 gepuffert, der am Knoten VDAW einen Ausgang mit niedriger Impedanz bereitstellt. Während des Betriebs kann der Spannungswert des Knotens VDAW durch Justieren des Werts des Widerstands 266 justiert werden, was unter Einsatz eines wählbaren Widerstands implementiert werden kann, dessen Widerstandswerte auf der Basis des digitalen Eingangs ADAW hinein- und herausgeschaltet werden. Wenn beispielsweise bei einer Ausführungsform der Ausgang des Vergleichers 234 sich in einem ersten Zustand befindet, wird der Widerstandswert des wählbaren Widerstands 266 herabgesetzt. Wenn andererseits der Ausgang des Vergleichers 234 sich in einem zweiten Zustand befindet, wird der Widerstandswert des wählbaren Widerstands heraufgesetzt. Um dies näher zu veranschaulichen, betrachte man das folgende Kalibrierungsbeispiel:

Kalibrierungsschritt 1: CMP = 0 → Herabsetzen des Widerstands 266;
Kalibrierungsschritt 2: CMP = 0 → Herabsetzen des Widerstands 266;
Kalibrierungsschritt 3: CMP = 1 → Heraufsetzen des Widerstands 266;
Kalibrierungsschritt 4: CMP = 0 → Herabsetzen des Widerstands 266;
Kalibrierungsschritt 5: CMP = 1 → Heraufsetzen des Widerstands 266 und
Kalibrierungsschritt 6 : CMP = 0 → Herabsetzen des Widerstands 266.

Bei einigen Ausführungsformen kann das oben dargestellte Heraufsetzen und Herabsetzen des Widerstands 266 in sehr kleinen Schritten erfolgen. In einigen Fällen generiert der Vergleicher 234 eine Sequenz von 0-1-0-1-..., während der Knoten T um den Schwellwert Vref herum umschaltet, wenn der Widerstand 266 seinen Zielwert erreicht.
Bei alternativen Ausführungsformen kann der Widerstand 266 unter Verwendung anderer Bauelemente wie etwa eines in seinem linearen Gebiet arbeitenden MOSFET implementiert werden. In diesem Fall kann das Steuersignal ADAW ein Analogsignal sein. Eine weitere Möglichkeit für den programmierbaren Widerstandswert 266 ist ein Array aus MOSFET-basierten Widerständen. Bei noch einer weiteren Ausführungsform können die Widerstandswerte 264 und 266 unter Verwendung einer Schaltkondensatorschaltung implementiert werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Referenzspannung für den Spannungsteiler beispielsweise durch eine oder mehrere Referenzspannungen Vrefp_1 bis Vrefp_n bereitgestellt werden. Diese Referenzspannungen können entweder intern oder extern generiert werden. Beispielsweise können bei einigen Ausführungsformen die Referenzspannungen Vrefp_1 bis Vrefp_n durch externe Stromversorgungen generiert werden, mit denen Strom an externe Sensoren geliefert wird. Durch die Sensoren generierte Ausgangsspannungen können bezüglich ihrer jeweiligen Stromversorgung referenziert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann unter Verwendung des Signals IMODE mehr als eine Referenz angelegt werden. In solchen Fällen entspricht die gewählte Referenzspannung der durch das Eingangsschaltarray 204 gewählten Eingangsspannung, wie in 2a gezeigt. Falls beispielsweise der Eingang Vin_1 durch das Eingangsschaltarray 204 gewählt wird, wird die entsprechende Referenzspannung Vrefp_1 innerhalb des Referenz-DAW 260 gewählt.
2c veranschaulicht den Referenz-DAW 270, der auch zum Implementieren des in 2a gezeigten Referenz-DAW 246 verwendet werden kann. Hier ist der DAW 272 auf eine intern generierte Referenzspannung Vref_int referenziert, die unter Verwendung einer Bandabstandsspannungsreferenz 274 generiert wird. Bei alternativen Ausführungsformen können anstelle der Bandabstandsreferenz 274 andere Spannungsreferenzschaltungen verwendet werden. Der DAW 272 kann beispielsweise unter Verwendung eines programmierbaren Spannungsteilers, wie oben bezüglich 2b beschrieben, oder durch Verwendung anderer, in der Technik bekannter DAW-Architekturen implementiert werden. Beispielsweise kann der DAW 272 in einer Ausführungsform beispielsweise unter Verwendung eines mit einem Widerstand belasteten Strom-DAW, einer R2R-Leiter oder einer anderen Architektur implementiert werden. Der Ausgang des DAW 272 kann unter Verwendung des Spannungspuffers 262 gepuffert werden. Alternativ kann der Spannungspuffer 262 entfallen, falls die Ausgangsimpedanz von 272 ausreichend niedrig ist, um die Bodenplatten des Kondensatorarrays 240, das in 2a dargestellt ist, innerhalb der durch die Abtastrate bestimmten erforderlichen Zeitkonstanten anzusteuern.
Mit Vref_int kann eine konstante Referenz an den DAW 272 geliefert werden, während Differenzen bei Referenzspannungen unter verschiedenen Spannungseingängen durch Justieren des Steuereingangs ADAW berücksichtigt werden. Beispielsweise wird während des Betriebs, wenn die Eingangsspannung Vin_1 durch das Eingangsschaltarray 204 gewählt wird, das Steuersignal ADAW durch den Verstärkungskalibrierungscontroller 244 gewählt, um eine Referenzspannung VDAW zu erzeugen, die einen Vollskalenwert erzeugt, der der Referenzspannung Vrefp_1 entspricht. Wenn andererseits die Eingangsspannung Vin_2 durch das Eingangsschaltarray 204 gewählt wird, wird das Steuersignal ADAW durch den Verstärkungskalibrierungscontroller 244 gewählt, um eine Referenzspannung VDAW zu erzeugen, die einen Vollskalenwert erzeugt, der der Referenzspannung Vrefp_2 entspricht.
2d zeigt eine detaillierte Ansicht einer Ausführungsform des Verstärkungskalibrierungscontrollers 244. Das Steuersignal ADAW des Referenz-DAW kann unter Verwendung eines einer Anzahl von Blöcken generiert werden. Beispielsweise kann ein Hilfsregister 282 mit sukzessiver Approximation verwendet werden, um eine binäre Suche eines Ausgangswerts des VDAW durchzuführen, der einer Vollskalenausgangsspannung entspricht. Ein Auf-Ab-Zähler 284 kann weiterhin zum Durchführen einer linearen Suche nach einem Ausgangswert des VDAW verwendet werden, der einer Vollskalenausgangsspannung entspricht.
Bei einigen Ausführungsformen können mehrere Auf-Ab-Zähler und/oder Hilfsregister mit sukzessiver Approximation verwendet werden, um je nach der jeweiligen verwendeten Eingangsspannung mehrere Steuersignale ADAW des Referenz-DAW abzuleiten und zu speichern. Beispielsweise kann ein Block verwendet werden, um einen Wert von ADAW abzuleiten und zu speichern, der bewirkt, dass der Datenwandler einen Vollskalencode für einen Analogeingangswert ausgibt, der einer ersten Vollskalenreferenzspannung entspricht. Ein weiterer Block kann verwendet werden, um einen Wert von ADAW abzuleiten und zu speichern, der bewirkt, dass der Datenwandler einen Vollskalencode für einen Analogeingangswert ausgibt, der einer zweiten Vollskalenreferenzspannung entspricht. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eine beliebige Anzahl von Blöcken mit sukzessiver Approximation und/oder Auf-Ab-Zählerblöcken enthalten. Die Ausgabe dieser Blöcke kann unter Verwendung des Multiplexers 289 gemultiplext werden, um den Ausgang ADAW zu steuern. Bei der dargestellten Ausführungsform von 2d sind aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung nur drei derartige Blöcke gezeigt. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein einzelner Block mit sukzessiver Approximation und/oder ein einzelner Auf-Ab-Zählerblock verwendet werden. In solchen Fällen können die abgeleiteten Werte für ADAW in einem Speicher gespeichert und je nachdem, welcher Analogeingangswert durch das Eingangsschaltarray 204 gewählt wird, abgerufen werden.
Bei einer Ausführungsform kann das Hilfsregister 282 mit sukzessiver Approximation verwendet werden, um während der Initialisierung und/oder des Hochfahrens schnell einen Eingangswert für das Ausgangswort ADAW abzuleiten. Bei einigen Ausführungsformen kann der Auf-Ab-Zähler 284 oder der Auf-Ab-Zähler 286 verwendet werden, um den Wert eines DAW während des Betriebs periodisch zu aktualisieren. Beispielsweise kann nach einer bestimmten Anzahl von Abtastwerten, beispielsweise 100 Abtastwerten oder 1000 Abtastwerten, ein einzelner Kalibrierungszyklus, wie oben beschrieben, eingefügt werden. Nach jedem einzelnen Kalibrierungszyklus wird der Wert des Auf-Ab-Zählers 284 oder 286 auf der Basis des Ausgangs des in 2a gezeigten Vergleichers 234 entweder inkrementiert oder dekrementiert. Deshalb kann bewirkt werden, dass im Laufe der Zeit der Wert des VDAW Variationen aufgrund von Temperaturdrift und Änderungen bei den Ausgangsspannungen der verschiedenen Eingangsversorgungen langsam verfolgt.
Der Verstärkungskalibrierungscontroller 244 kann auch einen Modussteuerblock 288 enthalten, der Modussteuersignale IMODE und GMODE und DAW-Schaltarray-Kalibrierungs-Steuerwort CAL liefert. Wie oben erörtert, kann das Steuerwort CAL ein Vollskalenwort darstellen, das konfiguriert ist zu bewirken, dass das DAW-Schaltarray 242 die Bodenplatten des Kondensatorarrays 242 entweder an die Referenzspannung VDAW oder den Referenzknoten Vrefn oder Masse koppelt.
2e zeigt eine detaillierte Ansicht des DAW-Schaltarrays 242. Bei einer Ausführungsform wählen die Schalter 292 zwischen der Referenzspannung VDAW und der Referenzspannung Vrefn gemäß dem Steuerwort DOUT. Je nach dem Zustand des Steuerworts DOUT können deshalb die Signale XC0, XC1 bis XCn entweder an VDAW oder Vrefn gekoppelt werden. Ein invertierender Puffer 294 ist so dargestellt, dass er zwischen DOUT und die Schalter 292 gekoppelt ist, um die negative Rückkopplungsbeziehung zwischen dem Knoten T und DOUT zu veranschaulichen, insofern ein Anstieg beim Knoten T über den Schwellwert Vref einen resultierenden Wert von DOUT bewirkt, der eine Abnahme beim Knoten T bezüglich des Schwellwerts Vref im nächsten Zyklus bewirkt. Bei einigen Ausführungsformen kann der invertierende Puffer 294 vorliegen und die umgekehrte Beziehung zwischen dem Knoten T und DOUT wird durch die Natur der bestimmten Implementierung des Schalters 292 aufrechterhalten. Während eines normalen Betriebs des Datenwandlers wird DOUT über das Modussignal GMODE und den Multiplexer 296 gewählt. Andererseits kann während der Verstärkungskalibrierung der Kalibrierungswert CAL gewählt werden. Wie oben erwähnt, kann der Kalibrierungswert CAL innerhalb des DAW-Schaltarrays 242 hart codiert sein. Es versteht sich, dass das in 2d gezeigte DAW-Schaltarray 242 lediglich ein Beispiel für viele mögliche Implementierungen ist.
3 zeigt einen Datenwandler 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Datenwandler 300, der in einer Differenzkonfiguration angeordnet ist, arbeitet gemäß ähnlichen Prinzipien wie der in 2a dargestellte Datenwandler 200. Das Eingangsschaltarray 304p multiplexiert positive Spannungseingänge Vin_1p bis Vin_np und Spannungsreferenzeingänge Vrefp_1p bis Vrefp_mp zur Bodenplatte des Kondensators 350p. Analog multiplexiert das Eingangsschaltarray 304n positive Spannungseingänge Vin_1n bis Vin_nn und Spannungsreferenzeingänge Vrefp_1n bis Vrefp_mn zur Bodenplatte des Kondensators 350n. Die Kondensatoren 350p und 350n können unter Einsatz einer einzelnen Kapazität oder von mehreren schaltbaren Kondensatoren implementiert werden, um einen zusätzlichen Grad an Verstärkungswahl und/oder Kalibrierung bereitzustellen. Die Deckplatten der Kondensatoren 350p und 350n sind weiterhin an die Deckplatten des Schaltkondensatorarrays 340 und an den Eingang des Differenzvergleichers 334 gekoppelt.
Bei einer Ausführungsform kann der Differenzvergleicher 334 unter Verwendung von zwei kaskadierten Verstärkerstufen 320 und 322 gefolgt von einem Zwischenspeicher 324 implementiert werden. Es versteht sich, dass der Vergleicher 334 unter Verwendung anderer, in der Technik bekannter Vergleicherarchitekturen implementiert werden kann. Der Differenzvergleicher 334 kann auch unter Verwendung eines Mehrpegel-Vergleichers implementiert werden.
Das digitale Suchregister 336 und der Verstärkungskalibrierungscontroller 344 können gemäß den gleichen Prinzipien wie das digitale Suchregister 236 und der Verstärkungskalibrierungscontroller 244 arbeiten, die bezüglich 2a hier oben beschrieben sind. Während der Kalibrierung setzt der Verstärkungskalibrierungscontroller 344 das Signal GMODE, um über den Multiplexer 342 eine vordefinierte Schalterkonfigurationsarbeit auf dem Bus CAL zu wählen, wie oben bezüglich 2e beschrieben. Der Verstärkungskalibrierungscontroller setzt auch das Signal IMODE, um über die Eingangsschaltarrays 304p und 304n ein Paar von Referenzspannungen zu wählen. Der Referenz-DAW 346 ist konfiguriert zum Ausgeben einer Differenzspannung einschließlich Signalen VDAWp und VDAWn unter Verwendung oben beschriebener DAW-Strukturen sowie anderer herkömmlicher DAW-Strukturen. Das Schaltkondensatorarray 340 enthält ein Array von Kondensatoren mit Bodenplatten, die schaltbar an Referenz-DAW-Ausgangsspannungen VDAWp und VDAWn gekoppelt sind. Wenngleich das Schaltkondensatorarray 340 als ein binär gewichtetes Kondensatorarray mit Kapazitäten C und C/2 gezeigt ist, versteht sich, dass das Schaltkondensatorarray eine beliebige Anzahl von Kondensatoren aufweisen kann, die binär gewichtet oder nicht binär gewichtet sind. Bei dem gezeigten Beispiel betätigt das höchstwertige Bit (MSB - Most Significant Bit) des Steuerworts CDAW die an die Bodenplatten der Kapazitäten C gekoppelten Schalter, und das MSB-1-Bit des Steuerworts CDAW betätigt die an die Bodenplatten der Kapazitäten C/2 gekoppelten Schalter. Es ist weiter zu verstehen, dass der Bus CDAW eine beliebige Anzahl an Bits aufweisen kann, die Schalter steuern können, die an eine beliebige Anzahl an die Bodenplatten einer beliebigen Anzahl von Kondensatoren innerhalb des Schaltkondensatorarrays 340 gekoppelt sind.
Bei einer Ausführungsform kalibriert der Verstärkungskalibrierungscontroller 344 die Verstärkung des Datenwandlers 300 auf ähnliche Weise, wie der Verstärkungskalibrierungscontroller 244 die Verstärkung des oben in 2a gezeigten Datenwandlers 200 kalibriert.
4 zeigt ein beispielhaftes Anwendungssystem unter Verwendung einer Ausführungsform einer integrierten Controllerschaltung 401, die ein Eingangsschaltarray 410, einen A/D-Wandler 412, eine Kalibrierungsschaltung 414 und einen Mikroprozessorkern 416 enthält. Das Eingangsschaltarray 410, der A/D-Wandler 412 und die Kalibrierungsschaltung 414 arbeiten gemäß den oben beschriebenen Ausführungsprinzipien. Wie gezeigt, können eine beliebige Anzahl an Sensoren 1 bis n (402 bis 404) und eine beliebige Anzahl von Versorgungen 1 bis m (406 bis 408) an das Eingangsschaltarray 410 innerhalb der integrierten Schaltung 401 gekoppelt sein. Der Ausgang des A/D-Wandlers 412 ist an den Mikroprozessorkern 416 gekoppelt, der Steuerausgänge CTL_1, CTL_2 bis CTL_P erzeugt, wobei P die Anzahl an auf der integrierten Schaltung 401 verfügbaren Steuerausgängen darstellt. Bei einigen Ausführungsformen, beispielsweise Kraftfahrzeugsteueranwendungen, können diese Steuerausgänge verwendet werden, um verschiedene Kraftfahrzeugfunktionen zu steuern, wie etwa Airbagschaltungen, Antiblockiergeräte, Motorsteuerung und dergleichen. Bei anderen Ausführungsformen können diese Steuerausgänge beispielsweise zum Betreiben von Lichtern und Displays verwendet werden. Alternativ können Steuerausgänge CTL_1, CTL_2 bis CTL_P verwendet werden, um je nach der jeweiligen Anwendung und ihren Spezifikationen andere Funktionen zu steuern. Bei einigen Ausführungsformen ist eine integrierte Schaltung 401 eine Allzweckcontrollerschaltung, die in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen verwendet werden kann.
5 zeigt ein Flussdiagramm 500 einer Ausführungsform eines Kalibrierungsverfahrens. Im Schritt 502 wird eine erste Referenzspannung an einen ersten Schaltungseingang gekoppelt. Dieser erste Schaltungseingang kann ein Eingang eines A/D-Wandlers sein, und das Koppeln kann unter Verwendung eines Schalters implementiert werden, um den Analogausgang des Sensors an die Bodenplatten eines Abtastkondensators zu koppeln, wie bezüglich der in 2a gezeigten Ausführungsform beschrieben. Als Nächstes wird in Schritt 504 die programmierbare Referenzspannung an einen Referenzknoten eines DAW gekoppelt. Dies kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die Spannung VDAW an das in 2a gezeigte DAW-Schaltarray 242 gekoppelt wird. Als Nächstes wird im Schritt 506 ein vorbestimmter Eingangscode an einen DAW geliefert. Bei einem Beispiel wird der Schritt 506 dadurch implementiert, dass veranlasst wird, dass das DAW-Schaltarray 242 einen Vollskalenausgangscode ausgibt. Als Nächstes wird im Schritt 508 der Ausgang des DAW mit der ersten Referenzspannung summiert. Dies kann beispielsweise dadurch implementiert werden, dass ein Ladungsumverteilungsschritt zwischen dem Kondensatorarray 240 und der Eingangsabtastung 250 durchgeführt wird, wie oben beschrieben. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann dieser Schritt implementiert werden, indem der Ausgang eines DAW von der ersten Referenzspannung subtrahiert wird. Im Schritt 510 bestimmt das Verfahren, ob der summierte Ausgang des DAW mit der ersten Referenzspannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eines ersten Schwellwerts liegt oder nicht. Falls der summierte Ausgang des DAW innerhalb des vorbestimmten Bereichs der ersten Referenzspannung liegt, endet der Kalibrierungsprozess. Ansonsten wird im Schritt 512 die programmierbare Referenzspannung justiert und im Schritt 510 ein weiterer Vergleich angestellt. Es versteht sich, dass bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung je nach der Anwendung und ihren jeweiligen Spezifikationen andere ähnliche Verfahren verwendet werden können.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Kalibrieren einer Schaltung: Koppeln einer ersten Referenzspannung an einen ersten Eingang der Schaltung, Koppeln einer programmierbaren Referenzspannung an einen Referenzknoten eines Digital-Analog-Wandlers (DAW), so dass eine Verstärkung des DAW von einem Eingangswert am Referenzknoten abhängt. Das Verfahren beinhaltet weiterhin: Liefern eines ersten vorbestimmten Eingangscodes an den DAW, Summieren eines Ausgangs des DAW mit der ersten Referenzspannung, um einen summierten Ausgang zu erzeugen, Vergleichen des summierten Ausgangs mit einem Schwellwert und Justieren der programmierbaren Referenzspannung, bis der summierte Ausgang innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des Schwellwerts liegt. Bei einigen Ausführungsformen kann der vorbestimmte Eingangscode ein Vollskalencode sein.
Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Summieren des Ausgangs des DAW mit der ersten Referenzspannung: Abtasten der ersten Referenzspannung an einem ersten Knoten eines ersten Kondensators und Koppeln mehrerer erster Knoten eines Kondensatorarrays an den Referenzknoten, so dass das Kondensatorarray an den ersten Kondensator gekoppelt ist. Als Nächstes wird eine Ladungsausgleichsoperation des ersten Kondensators und des Kondensatorarrays durchgeführt. Das Vergleichen des summierten Ausgangs des DAW mit dem Schwellwert kann das Vergleichen eines dem ersten Kondensator und dem Kondensatorarray gemeinsamen Knotens mit dem Schwellwert beinhalten. Der dem ersten Kondensator und dem Kondensatorarray gemeinsame Knoten enthält Deckplatten des ersten Kondensators und des Kondensatorarrays.
Das Justieren der programmierbaren Referenzspannung kann das Durchführen einer binären Suche beinhalten, die das Justieren der programmierbaren Referenzspannung mit einer ersten Granularität auf der Basis des Vergleichens beinhaltet und dann das Justieren der programmierbaren Referenzspannung mit einer zweiten Granularität, so dass die erste Granularität gröber ist als die zweite Granularität. Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Justieren der programmierbaren Referenzspannung das Durchführen einer binären Suche, wenn die Schaltung initialisiert wird, und das Durchführen einer linearen Suche, nachdem die Schaltung initialisiert ist.
Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Durchführen der linearen Suche das Inkrementieren der programmierbaren Referenzspannung, wenn sich die summierte Ausgabe auf einer ersten Seite des Schwellwerts befindet und Dekrementieren der programmierbaren Referenzspannung, wenn sich die summierte Ausgabe auf einer der ersten Seite des Schwellwerts gegenüberliegenden zweiten Seite des Schwellwerts befindet. Das Inkrementieren kann das Inkrementieren eines Auf-Ab-Zählers beinhalten, und das Dekrementieren kann das Dekrementieren eines Auf-Ab-Zählers beinhalten.
Bei einer Ausführungsform enthält die Schaltung einen Analog-Digital-Wandler (ADW), und das Justieren der programmierbaren Referenzspannung beinhaltet das Justieren der programmierbaren Referenzspannung zwischen mehreren ADW-Umwandlungsschritten.
Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren weiterhin: Koppeln einer zweiten Referenzspannung an den ersten Eingang der Schaltung, Summieren eines Ausgangs des DAW mit der zweiten Referenzspannung, um einen zweiten summierten Ausgang zu erzeugen, Vergleichen des zweiten summierten Ausgangs mit dem Schwellwert und Justieren der programmierbaren Referenzspannung, bis der zweite summierte Ausgang innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des Schwellwerts liegt. Das Koppeln der ersten Referenzspannung kann das Koppeln einer Versorgungsspannung eines ersten Sensors beinhalten, und das Koppeln der zweiten Referenzspannung umfasst das Koppeln einer Versorgungsspannung eines zweiten Sensors.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält ein Analog-Digital-Wandler (ADW): einen Eingangskondensator mit einem an einen Eingangsknoten gekoppelten ersten Anschluss und einem an einen gemeinsamen Knoten gekoppelten zweiten Anschluss, und ein Eingangsschaltbauelement mit einem an den Eingangsknoten gekoppelten Ausgangsanschluss, einem ersten Eingangsanschluss, der konfiguriert ist, an einen Messeingang gekoppelt zu werden, und einem zweiten Eingangsanschluss, der konfiguriert ist, an einen Referenzeingang gekoppelt zu werden. Der ADW enthält auch einen Ladungsumverteilungs-Digital-Analog-Wandler (DAW), der ein Kondensatorarray mit an ein Schaltarray gekoppelten mehreren ersten Anschlüssen und an den gemeinsamen Knoten gekoppelten zweiten Anschlüssen umfasst, einen Vergleicher mit einem an den gemeinsamen Knoten gekoppelten Eingang, ein digitales Suchregister mit einem an einen Ausgang des Vergleichers gekoppelten Eingang und einem an das Schaltarray gekoppelten Ausgang, eine programmierbare Spannungsquelle, die an das Schaltarray gekoppelt ist und eine Steuerschaltung mit einem an den Ausgang des Vergleichers gekoppelten Eingang und einem an einen Steuereingang der programmierbaren Spannungsquelle gekoppelten Ausgang.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerschaltung konfiguriert zum Koppeln des zweiten Eingangsanschlusses an den Eingangsknoten und Justieren der programmierbaren Spannungsquelle, bis ein Vollskalenausgang des Ladungsumverteilungs-DAW im Wesentlichen einem Schwellwert des Vergleichers entspricht. Die Steuerschaltung enthält ein Hilfsregister mit sukzessiver Approximation mit einem an den Ausgang des Vergleichers gekoppelten Eingang und einem an den Steuereingang der programmierbaren Spannungsquelle gekoppelten Ausgang. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Steuerschaltung einen ersten Auf-Ab-Zähler mit einem an den Ausgang des Vergleichers gekoppelten Eingang und einem an den Steuereingang der programmierbaren Spannungsquelle gekoppelten Ausgang.
Bei einer Ausführungsform enthält das Eingangsschaltbauelement weiterhin einen dritten Eingangsanschluss, der konfiguriert ist zum Koppeln an einen zweiten Referenzeingang, und die Steuerschaltung umfasst weiterhin einen zweiten Auf-Ab-Zähler mit einem an den Ausgang des Vergleichers gekoppelten Eingang und einem an den Steuereingang der programmierbaren Spannungsquelle gekoppelten Ausgang. Der zweite Auf-Ab-Zähler kann konfiguriert sein, aktiv zu sein, wenn der dritte Eingangsanschluss über das Eingangsschaltbauelement an den Eingangsknoten gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform enthält die programmierbare Spannungsquelle einen Widerstandsteiler mit mindestens einem justierbaren Widerstand und/oder einem zweiten DAW, der auf einen Bandabstandsspannungsgenerator referenziert sein kann.
Bei einer Ausführungsform ist der zweite DAW auf einen ersten Versorgungsbereich referenziert und die Eingangsschalteinrichtung ist auf einen zweiten Versorgungsbereich referenziert. Der erste Versorgungsbereich weist eine niedrigere Versorgungsspannung als ein Signalbereich des zweiten Versorgungsbereichs auf, das Eingangsschaltbauelement umfasst Transistoren mit einer ersten Nennspannung, und der zweite DAW umfasst Transistoren mit einer zweiten Nennspannung, wobei die erste Spannung größer ist als die zweite Spannung.
Bei einigen Ausführungsformen enthält das digitale Suchregister ein Register mit sukzessiver Approximation, der Eingangskondensator kann mehrere schaltbare wählbare Kondensatoren enthalten, und/oder der Vergleicher kann unter Verwendung eines Mehrbitvergleichers implementiert werden. Bei weiteren Ausführungsformen umfasst der Eingangskondensator einen Differenzeingangskondensator, das Eingangsschaltbauelement umfasst ein Differenzeingangsschaltbauelement, und der Vergleicher umfasst einen Differenzvergleicher.
Ein Vorteil von Ausführungsformen beinhaltet die Fähigkeit zum Durchführen präziser radiometrischer Analog-Digital-Umwandlungen über eine Anzahl von Eingängen mit verschiedenen Referenzspannungen. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt einiger Ausführungsformen beinhaltet die Fähigkeit zum Integrieren eines AD-Wandlers, der konfiguriert ist zum Annehmen eines Spannungseingangsbereichs, der größer ist als der Leistungsversorgungsbereich des A/D-Wandlers. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besteht in der Fähigkeit zum Kalibrieren eines A/D-Wandlers mit einer präzisen Vollskalenbereichsspannung, die die Stromversorgungsspannung der internen Schaltungen des A/D-Wandlers übersteigt.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besteht in der Fähigkeit zum Referenzieren der Verstärkung eines AD-Wandlers, so dass er einen genauen Vollskalenbereich aufweist, der einer Referenzspannung entspricht, die größer ist als die interne Stromversorgung des A/D-Wandlers. Bei einigen Ausführungsformen kann dies ohne die Verwendung von großen Schaltern bewerkstelligt werden, die eine hohe Nennspannung aufweisen. Vielmehr wird der Ausgang einer Spannungsreferenz bei einigen Ausführungsformen unter Verwendung der Kalibrierungsprozedur abgeleitet.
Zu weiteren Vorteilen zählt die Fähigkeit zum Betreiben des Datenwandlerkerns von Ausführungsformen von Datenwandlern mit einer niedrigen Spannung von beispielsweise 1,5 V, wodurch ein vergrößerter Stromversorgungsspannungsbereich gestattet wird. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt von Ausführungsformen, die einen wählbaren Eingangskondensator verwenden, ist die Fähigkeit zum Implementieren mehrerer separater und/oder mehrerer flexibler Verstärkungseinstellungen bei einer Ausführungsform von Datenwandlern.
Wenngleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll die vorliegende Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinne ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich dem Fachmann bei der Bezugnahme auf die Beschreibung.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren einer Schaltung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Koppeln einer ersten Referenzspannung (Vrefp_1, Vrefp_1p, Vrefp_1n) an einen ersten Eingang der Schaltung; Koppeln einer programmierbaren Referenzspannung (VDAW, VDAWp, VDAWn) an einen Referenzknoten (Vrefn) eines Digital-Analog-Wandlers (DAW), wobei eine Verstärkung des Digital-Analog-Wandlers (DAW) von einem Eingangswert (ADAW) am Referenzknoten (Vrefn) abhängt; Liefern eines ersten vorbestimmten Eingangscodes an den Digital-Analog-Wandler (DAW); Summieren eines Ausgangs des Digital-Analog-Wandlers (DAW) mit der ersten Referenzspannung (Vrefp_1, Vrefp_1p, Vrefp_1n), um einen summierten Ausgang zu erzeugen; Vergleichen des summierten Ausgangs mit einem Schwellwert (Vref) und Justieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW), bis der summierte Ausgang innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des Schwellwerts (Vref) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Eingangscode ein Vollskalencode ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Summieren des Ausgangs des Digital-Analog-Wandlers (DAW) mit der ersten Referenzspannung (Vrefp_1, Vrefp_1p, Vrefp_1n) Folgendes umfasst: Abtasten der ersten Referenzspannung (Vrefp_1, Vrefp_1p, Vrefp_1n) an einem ersten Knoten eines ersten Kondensators (250, 350p, 350n); Koppeln mehrerer erster Knoten eines Kondensatorarrays (240, 340) an den Referenzknoten, wobei das Kondensatorarray (240, 340) an den ersten Kondensator (250, 350p, 350n) gekoppelt ist; und Durchführen einer Ladungsausgleichsoperation des ersten Kondensators (250, 350p, 350n) und des Kondensatorarrays (240, 340).
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Vergleichen des summierten Ausgangs des Digital-Analog-Wandlers (DAW) mit dem Schwellwert (Vref) das Vergleichen eines dem ersten Kondensator (250, 350p, 350n) und dem Kondensatorarray (240, 340) gemeinsamen Knotens (T) mit dem Schwellwert (Vref) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der dem ersten Kondensator (250, 350p, 350n) und dem Kondensatorarray (240, 340) gemeinsame Knoten (T) Deckplatten des ersten Kondensators (250, 350p, 350n) und des Kondensatorarrays (240, 340) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Justieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW) das Durchführen einer binären Suche umfasst, wobei das Durchführen der binären Suche Folgendes umfasst: Justieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW) mit einer ersten Granularität auf der Basis des Vergleichens und nach dem Justieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW) mit der ersten Granularität, Justieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW) mit einer zweiten Granularität, wobei die erste Granularität gröber ist als die zweite Granularität.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Justieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW) Folgendes umfasst: Durchführen einer binären Suche, wenn die Schaltung initialisiert wird; und Durchführen einer linearen Suche, nachdem die Schaltung initialisiert ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Durchführen der linearen Suche Folgendes umfasst: Inkrementieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW), wenn sich die summierte Ausgabe auf einer ersten Seite des Schwellwerts (Vref) befindet; und Dekrementieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW), wenn sich die summierte Ausgabe auf einer der ersten Seite des Schwellwerts (Vref) gegenüberliegenden zweiten Seite des Schwellwerts (Vref) befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei: das Inkrementieren das Inkrementieren eines Auf-Ab-Zählers (284, 286) umfasst und das Dekrementieren das Dekrementieren eines Auf-Ab-Zählers (284, 286) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Schaltung einen Analog-Digital-Wandler (ADW) umfasst und das Justieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW) das Justieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW) zwischen mehreren Analog-Digital-Wandler (ADW)-Umwandlungsschritten beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst: Koppeln einer zweiten Referenzspannung (Vrefp_2, Vrefp_2p, Vrefp_2n) an den ersten Eingang der Schaltung; Summieren eines Ausgangs des Digital-Analog-Wandlers (DAW) mit der zweiten Referenzspannung (Vrefp_2, Vrefp_2p, Vrefp_2n), um einen zweiten summierten Ausgang zu erzeugen; Vergleichen des zweiten summierten Ausgangs mit dem Schwellwert (Vref) und Justieren der programmierbaren Referenzspannung (VDAW), bis der zweite summierte Ausgang innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des Schwellwerts (Vref) liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei: Koppeln der ersten Referenzspannung (Vrefp_1) das Koppeln einer Versorgungsspannung (Vin_1) eines ersten Sensors (402) umfasst und Koppeln der zweiten Referenzspannung (Vrefp_m) das Koppeln einer Versorgungsspannung (Vin_n) eines zweiten Sensors (404) umfasst.
Schaltung, die Folgendes umfasst: einen Digital-Analog-Wandler (DAW), der einen Referenzeingang umfasst, wobei eine Verstärkung des Digital-Analog-Wandlers (DAW) von einem Eingangswert (ADAW) am Referenzeingang abhängt; einen Generator für ein programmierbares Referenzsignal mit einem an den Referenzeingang gekoppelten Ausgang; eine Summierungsschaltung, die an einen Ausgang des Digital-Analog-Wandlers (DAW) und an einen ersten Eingangsknoten gekoppelt ist; einen Vergleicher (234, 334) mit einem Eingang, der an einen Ausgang der Summierungsschaltung gekoppelt ist; und eine Steuerschaltung (244, 344), die konfiguriert ist zum: Koppeln einer ersten Referenzspannung an den ersten Eingangsknoten, Liefern eines ersten vorbestimmten Eingangscodes an einen Steuereingang des Digital-Analog-Wandlers (DAW) und Justieren eines Generators für ein programmierbares Ausgangsreferenzsignal, bis sich der Ausgang der Summierungsschaltung innerhalb eines ersten Bereichs eines Schwellwerts (Vref) des Vergleichers (234, 334) befindet.
Schaltung nach Anspruch 13, wobei der Generator für ein programmierbares Referenzsignal einen zweiten Digital-Analog-Wandler (DAW) (272) umfasst.
Schaltung nach Anspruch 14, wobei die Steuerschaltung (244) ein Hilfsregister (282) mit sukzessiver Approximation umfasst, das konfiguriert ist zum Durchführen einer binären Suche von Digital-Analog-Wandler (DAW)-Codes des zweiten Digital-Analog-Wandlers (DAW) (272).
Schaltung nach Anspruch 14, wobei die Steuerschaltung (244) Folgendes umfasst: ein Hilfsregister (282) mit sukzessiver Approximation, das konfiguriert ist zum Durchführen einer binären Suche von Digital-Analog-Wandler (DAW)-Codes des zweiten Digital-Analog-Wandlers (DAW) (272) während einer Initialisierung der Schaltung; und einen Auf-Ab-Zähler (284), der konfiguriert ist zum periodischen Durchführen einer linearen Suche von Digital-Analog-Wandler (DAW)-Codes des zweiten Digital-Analog-Wandlers (DAW) (272) während des Betriebs der Schaltung.
Schaltung nach Anspruch 15, wobei die Steuerschaltung (244) weiterhin einen Auf-Ab-Zähler (284) umfasst, der konfiguriert ist zum Durchführen einer linearen Suche von Digital-Analog-Wandler (DAW)-Codes des zweiten Digital-Analog-Wandlers (DAW) (272).
Schaltung nach Anspruch 13, wobei: der erste Eingangsknoten konfiguriert ist zum Annehmen von Eingangsspannungen bei einem ersten Eingangsspannungsbereich; und der Generator für ein programmierbares Referenzsignal eine Schaltungsanordnung umfasst, die auf eine interne Versorgungsspannung (Vref int) mit einer Versorgungsspannung kleiner als der erste Eingangsspannungsbereich referenziert ist.
Schaltung nach Anspruch 13, weiterhin umfassend ein Hauptregister (236, 336) mit sukzessiver Approximation mit einem an einen Ausgang des Vergleichers (234, 334) gekoppelten Eingang und einem an den Steuereingang des Digital-Analog-Wandlers (DAW) gekoppelten Ausgangsbus (DOUT).
Schaltung nach Anspruch 13, wobei: der Digital-Analog-Wandler (DAW) ein Kondensatorarray (240,340) mit mehreren Kondensatoren mit ersten Platten, die an einem gemeinsamen Knoten zusammengekoppelt sind, und zweiten Platten, die schaltbar an den Referenzeingang gekoppelt sind, umfasst; und die Summierungsschaltung einen Eingangskondensator (250, 350p, 350n) mit einer an den Eingangsknoten gekoppelten ersten Platte und einer an den gemeinsamen Knoten des Kondensatorarrays (240, 340) gekoppelten zweiten Platte umfasst.
Schaltung nach Anspruch 13, wobei der Vergleicher (234) einen automatisch auf null setzenden Vergleicher umfasst.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300), der Folgendes umfasst: einen Eingangskondensator (250, 350p, 350n) mit einem an einen Eingangsknoten gekoppelten ersten Anschluss und einem an einen gemeinsamen Knoten gekoppelten zweiten Anschluss; ein Eingangsschaltbauelement (204, 304p, 304n) mit einem an den Eingangsknoten gekoppelten Ausgangsanschluss, einem ersten Eingangsanschluss, der konfiguriert ist, an einen Messeingang gekoppelt zu werden, und einem zweiten Eingangsanschluss, der konfiguriert ist, an einen Referenzeingang gekoppelt zu werden; einen Ladungsumverteilungs-Digital-Analog-Wandler (DAW), der ein Kondensatorarray (240, 340) mit an ein Schaltarray (242, 342) gekoppelten mehreren ersten Anschlüssen und an den gemeinsamen Knoten gekoppelten zweiten Anschlüssen umfasst; einen Vergleicher (234, 334) mit einem an den gemeinsamen Knoten gekoppelten Eingang; ein digitales Suchregister (236, 336) mit einem an einen Ausgang des Vergleichers (234, 334) gekoppelten Eingang und einem an das Schaltarray (242, 342) gekoppelten Ausgang; eine programmierbare Spannungsquelle, die an das Schaltarray (242, 342) gekoppelt ist; und eine Steuerschaltung (244, 344) mit einem an den Ausgang des Vergleichers (234, 334) gekoppelten Eingang und einem an einen Steuereingang der programmierbaren Spannungsquelle gekoppelten Ausgang.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 22, wobei die Steuerschaltung (244, 344) konfiguriert ist zum: Koppeln des zweiten Eingangsanschlusses an den Eingangsknoten und Justieren der programmierbaren Spannungsquelle, bis ein Vollskalenausgang des Ladungsumverteilungs-Digital-Analog-Wandlers (DAW) im Wesentlichen einem Schwellwert des Vergleichers (234, 334) entspricht.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 22, wobei die Steuerschaltung (244) einen Hilfsregister (282) mit sukzessiver Approximation mit einem an den Ausgang des Vergleichers (234) gekoppelten Eingang und einem an den Steuereingang der programmierbaren Spannungsquelle gekoppelten Ausgang umfasst.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 22, wobei die Steuerschaltung (244) einen ersten Auf-Ab-Zähler (284) mit einem an den Ausgang des Vergleichers (234) gekoppelten Eingang und einem an den Steuereingang der programmierbaren Spannungsquelle gekoppelten Ausgang umfasst.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 25, wobei: das Eingangsschaltbauelement (204, 304p, 304n) weiterhin einen dritten Eingangsanschluss umfasst, der konfiguriert ist zum Koppeln an einen zweiten Referenzeingang; und die Steuerschaltung (244) weiterhin einen zweiten Auf-Ab-Zähler (286) mit einem an den Ausgang des Vergleichers (234) gekoppelten Eingang und einem an den Steuereingang der programmierbaren Spannungsquelle gekoppelten Ausgang umfasst, wobei der zweite Auf-Ab-Zähler (286) konfiguriert ist, aktiv zu sein, wenn der dritte Eingangsanschluss über das Eingangsschaltbauelement an den Eingangsknoten gekoppelt ist.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 22, wobei die programmierbare Spannungsquelle einen Widerstandsteiler mit mindestens einem justierbaren Widerstand (266) umfasst.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 22, wobei die programmierbare Spannungsquelle einen zweiten Digital-Analog-Wandler (DAW) (272) umfasst.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 28, wobei der zweite Digital-Analog-Wandlers (DAW) (272) auf einem Bandabstandsspannungsgenerator (274) referenziert ist.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 28, wobei : der zweite Digital-Analog-Wandler (DAW) (272) auf einen ersten Versorgungsbereich referenziert ist und das Eingangsschaltbauelement (204) auf einen zweiten Versorgungsbereich referenziert ist; der erste Versorgungsbereich eine niedrigere Versorgungsspannung als ein Signalbereich des zweiten Versorgungsbereichs aufweist; das Eingangsschaltbauelement (204) Transistoren mit einer ersten Nennspannung umfasst und der zweite Digital-Analog-Wandler (DAW) (272) Transistoren mit einer zweiten Nennspannung umfasst, wobei die erste Spannung größer ist als die zweite Spannung.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 22, wobei das digitale Suchregister (236, 336) ein Register mit sukzessiver Approximation umfasst.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 22, wobei der Eingangskondensator (250, 350p, 350n) mehrere schaltbare wählbare Kondensatoren umfasst.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (200, 300) nach Anspruch 22, wobei der Vergleicher (234, 334) einen Mehrbitvergleicher umfasst.
Analog-Digital-Wandler (ADW) (300) nach Anspruch 22, wobei: der Eingangskondensator (350p, 350n) einen Differenzeingangskondensator umfasst; das Eingangsschaltbauelement (304p, 304n) ein Differenzeingangsschaltbauelement umfasst und der Vergleicher (334) einen Differenzvergleicher umfasst.