DE102016106317A1

DE102016106317A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verarbeitung einer Eingangssignalspannung

Info

Publication number: DE102016106317A1
Application number: DE102016106317.7A
Authority: DE
Inventors: Peter Bogner; Gerhard MADERBACHER
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2017-10-12
Also published as: US10187047B2; US20190173460A1; US20170294904A1; US10574220B2

Abstract

Eine Schaltung zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung umfasst eine Eingangskapazität, die zwischen einen Eingangsknoten der Schaltung und einen Abtastknoten eines Komparators gekoppelt ist, und eine Referenzkapazität, die mit dem Abtastknoten des Komparators gekoppelt ist. Ein Verfahren zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung umfasst Konfigurieren einer mit einer Eingangskapazität gekoppelten Referenzkapazität; Laden der Referenzkapazität auf eine erste Pegelreferenzspannung während einer Ladephase; und Setzen der Eingangsspannung auf eine Eingangssignalspannung während einer Betriebsphase, um an dem Abtastknoten eine Abtastspannung zu erhalten.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Schaltung zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung unter Verwendung einer Schwellenspannung.
In den letzten Jahren sind Spannungskomparatoren typische Bausteine in Mikrocontrollern geworden. Typischerweise ist die Genauigkeit des Komparators wichtig.
Die Genauigkeit eines Komparators kann zum Zeitpunkt der Herstellung einer Vorrichtung, die den Komparator enthält, erreicht werden. Bei einer gegebenen vorgegebenen Eingangsspannung kann der Komparator so eingestellt werden, dass er eine erwartete Ausgabe bereitstellt. Es gibt jedoch einen Bedarf an Komparatoren, die langfristig genau sind, d. h., trotz der langfristigen Effekte, die zum Zeitpunkt der Herstellung vernachlässigbar sind.
Es gibt oft einen Bedarf an einem Komparator, um ein Eingangssignal kontinuierlich abzutasten. Es besteht die Tendenz, dass die Komparatoren, die ein Eingangssignal kontinuierlich genau abtasten, kompliziert sind, wobei deshalb derartige Komparatoren langsam sind. Es gibt jedoch außerdem einen Bedarf an Komparatoren, die schnell sind.
Ferner besteht die Tendenz, dass ein Ausgangssignal zeitkontinuierlicher Komparatoren hin- und herschaltet, wenn sich das Eingangssignal nah an einem Komparatorschwellenwert befindet. Herkömmlich wird eine Mitkopplungsschleife verwendet, um das Hin- und Herschalten zu verringern. Eine Mitkopplungsschleife, die genau und schnell ist, erfordert jedoch eine Menge Fläche und verbraucht sehr viel Leistung. Es gibt einen Wunsch, die Oberfläche zu verringern, die für eine Schaltungsanordnung erforderlich ist, die mit der Mitkopplung in Beziehung steht, und/oder die mit der Unterdrückung des Hin- und Herschaltens in Beziehung stehende Leistungsaufnahme zu verringern.
Die unabhängigen Ansprüche definieren die Erfindung in verschiedenen Aspekten. Die abhängigen Ansprüche legen die Ausführungsformen gemäß der Erfindung in den verschiedenen Aspekten dar. Im Folgenden wird die Offenbarung mittels spezifischer beispielhafter Ausführungsformen bezüglich der beigefügten Zeichnungen weiter erklärt und beschrieben.
In einem Aspekt umfasst eine Schaltung zur Verarbeitung einer Eingangssignalspannung eine Eingangskapazität, die zwischen einen Eingangsknoten der Schaltung und einen Abtastknoten eines Komparators gekoppelt ist, und eine Referenzkapazität, die an den Abtastknoten des Komparators gekoppelt ist.
In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung das Konfigurieren einer Referenzkapazität, die an eine Eingangskapazität gekoppelt ist; während einer Ladephase das Laden der Referenzkapazität auf eine Referenzspannung eines ersten Pegels und das Erhalten einer Schwellenspannung an einem Abtastknoten zwischen der Referenzkapazität und der Eingangskapazität; während einer Betriebsphase das Setzen der Eingangskapazität auf die Eingangssignalspannung, um an dem Abtastknoten eine Abtastspannung zu erhalten; und das Bilden eines digitalen Signals, das repräsentiert, dass sich die Abtastspannung über oder unter der Schwellenspannung befindet, z. B. positiv oder negativ ist.
In einem Aspekt umfasst eine Schaltung zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung einen Komparator, der einen Abtastknoten, der an einen Eingangsanschluss für die Eingangssignalspannung gekoppelt ist, und eine Referenzkapazität, die an den Abtastknoten gekoppelt ist, enthält, wobei die Referenzkapazität basierend auf einem Ausgangssignal des Komparators konfigurierbar ist.
In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung das Speichern einer Ladung in einer Referenzkapazität; das Setzen einer Eingangskapazität auf die Eingangssignalspannung, wobei die Referenzkapazität und die Eingangskapazität einen gemeinsamen Knoten gemeinsam benutzen; und das Setzen eines Abtastknotens eines Komparators auf eine Spannung an dem gemeinsamen Knoten, wobei eine Ladungsumverteilung zwischen der Eingangskapazität und der Referenzkapazität über den gemeinsamen Knoten auf einem Ausgangssignal des Komparators basiert.
In einem Aspekt umfasst eine Schaltung zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung einen ersten Komparator, der einen Abtastknoten des ersten Komparators und einen Ausgangsknoten des ersten Komparators umfasst; einen zweiten Komparator, der einen Abtastknoten des zweiten Komparators und einen Ausgangsknoten des zweiten Komparators umfasst; einen Komparatorauswahlschalter, der zwischen einem Wegeingangsanschluss der Schaltung und den Abtastknoten des ersten Komparators und den Abtastknoten des zweiten Komparators gekoppelt ist; und eine Ausgangsschaltung, die an den Ausgang des ersten Komparators und den Ausgangsknoten des zweiten Komparators gekoppelt ist; wobei der Komparatorauswahlschalter konfiguriert ist, den Wegeingangsanschluss mit wenigstens einem des Abtastknotens des ersten Komparators und des Abtastknotens des zweiten Komparators zu verbinden, und wobei die Ausgangsschaltung konfiguriert ist, ein Komparatorausgangssignal der Schaltung basierend auf einem von dem Ausgangsknoten des ersten Komparators empfangenen Ausgangssignal des ersten Komparators und/oder auf einem von dem Ausgangsknoten des zweiten Komparators empfangenen Ausgangssignal des zweiten Komparators zu bilden.
In einem Aspekt umfasst eine Schaltung zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung einen ersten Komparator, der einen Abtastknoten des ersten Komparators und eine Referenzkapazität, die an den Abtastknoten des ersten Komparators gekoppelt ist, enthält; einen zweiten Komparator, der einen Abtastknoten des zweiten Komparators enthält; und einen Komparatorauswahlschalter, der zwischen einen Wegeingangsanschluss der Schaltung und den Abtastknoten des ersten Komparators und den Abtastknoten des zweiten Komparators gekoppelt ist, wobei der Komparatorauswahlschalter konfiguriert ist, den Wegeingangsanschluss an einen des Abtastknotens des ersten Komparators und des Abtastknotens des zweiten Komparators selektiv zu koppeln.
In einem Aspekt umfasst eine Schaltung zum Verarbeiten mehrerer Eingangssignalspannungen mehrere Wegeingangsanschlüsse, die über mehrere parallel angeordnete Komparatoren an mehrere Wegausgangsanschlüsse gekoppelt sind, wobei die mehreren Komparatoren mehr Komparatoren umfassen, als es Wegeingangsanschlüsse gibt, die an die Wegausgangsanschlüsse gekoppelt sind; und eine Ausgangsschaltung, die an mehrere Ausgangsknoten der mehreren Komparatoren gekoppelt ist, wobei die Ausgangsschaltung konfiguriert ist, mehrere Komparatorausgangssignale der Schaltung basierend auf einer logischen Kombination mehrerer Ausgangssignale, die von den mehreren Komparatorausgangsknoten empfangen werden, zu bilden.
In einem Aspekt umfasst eine Schaltung zum Verarbeiten mehrerer Eingangssignale mehrere Wegeingangsanschlüsse, die über mehrere parallel angeordnete Komparatoren an mehrere Wegausgangsanschlüsse gekoppelt sind, wobei die mehreren Komparatoren mehr Komparatoren umfassen, als es Wegeingangsanschlüsse gibt, die an die Wegausgangsanschlüsse gekoppelt sind.
In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zum Verarbeiten wenigstens einer Eingangssignalspannung in einer Schaltung, wobei die Schaltung wenigstens einen Wegeingangsanschluss enthält, der über mehrere Komparatoren an wenigstens einen Wegausgangsanschluss gekoppelt ist, und wobei die mehreren Komparatoren mehr Komparatoren enthalten, als es Wegeingangsanschlüsse gibt, die an die Wegausgangsanschlüsse gekoppelt sind, für jeden Wegeingangsanschluss das selektive Herstellen einer Kopplung über einen Komparator von zwei Komparatoren, die parallel bereitgestellt sind, um einen Kopplungsweg von dem Wegeingangsanschluss zu einem zugeordneten Wegausgangsanschluss zu bilden, während die Kopplung über den anderen Komparator unterbrochen wird.
Die neuartigen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung angenommen werden, sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Sowohl die Erfindung selbst als auch eine Art ihrer Verwendung, ihre weiteren Aufgaben und Vorteile werden jedoch am besten unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung einer veranschaulichenden Ausführungsform verstanden, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei:
1 zeigt einen Blockschaltplan, der eine Schaltung in einer ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
2 zeigt einen Blockschaltplan, der eine beispielhafte Einzelheit der in 1 gezeigten Schaltung veranschaulicht.
3 zeigt einen Blockschaltplan, der eine beispielhafte Einzelheit der in 1 gezeigten Schaltung veranschaulicht.
4 zeigt einen Blockschaltplan, der eine beispielhafte Einzelheit der in 1 gezeigten Schaltung veranschaulicht.
5 zeigt eine schematische graphische Darstellung, die eine Schaltung in einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
6 zeigt eine Tabelle, die die Zustände der Schaltung in 5 veranschaulicht.
7 zeigt eine schematische graphische Darstellung, die eine Schaltung in einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
8 zeigt eine Tabelle, die die Zustände der Schaltung in 7 veranschaulicht.
9 zeigt eine schematische graphische Darstellung, die eine Schaltung in einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
10 zeigt eine Tabelle, die die Zustände der Schaltung in 9 veranschaulicht.
Die vorliegende Offenbarung wird nun bezüglich der Figuren der beigefügten Zeichnung beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um überall auf gleiche Elemente zu verweisen, und wobei die veranschaulichten Strukturen und Vorrichtungen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind. Gleiche Begriffe, wie sie hier verwendet werden, beziehen sich überall in der Beschreibung auf gleiche Elemente. In einigen Fällen sind wohlbekannte Merkmale weggelassen oder vereinfacht, um die Beschreibung der beispielhaften Implementierungen zu verdeutlichen.
In einer Ausführungsform umfasst eine Schaltung in einer Komparatoreinheit zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung VIN unter Verwendung einer Schwellenspannung VTH eine Eingangskapazität, die zwischen einen Eingangsknoten der Schaltung und einen Abtastknoten eines Komparators gekoppelt ist, und eine Referenzkapazität, die als ein kapazitives Netzwerk bereitgestellt ist, das an den Abtastknoten des Komparators gekoppelt ist. Die Komparatoreinheit wird hier außerdem als ein Komparatorfunktions-Schaltungsblock bezeichnet.
1 zeigt einen Blockschaltplan, der eine Schaltung in einer Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Die Schaltung ist als ein Komparatorfunktions-Schaltungsblock 100 konfiguriert, der außerdem kurz als 'Komparatorblock' bezeichnet wird. Der Komparatorfunktions-Schaltungsblock 100 umfasst einen Eingangsabschnitt 44, der an einen Eingangsanschluss 10 des Komparatorblocks 100 und an einen Masseanschluss 11 gekoppelt ist. Der Komparatorblock 100 umfasst einen Komparatorschaltungsabschnitt 50, der an den Eingangsabschnitt 44 und an einen Ausgangsanschluss 70 gekoppelt ist. Der Komparatorblock 100 umfasst ferner eine Referenzkapazität 30, die über einen Abtastknoten 40 an den Eingangsabschnitt 44 und an den Komparatorschaltungsabschnitt 50 gekoppelt ist.
In einigen Ausführungsformen ist zusätzlich zu der Kopplung der Referenzkapazität 30 über den Abtastknoten 40 an den Komparatorschaltungsabschnitt 50 eine Steuerverbindung 60 bereitgestellt, um den Komparatorschaltungsabschnitt 50 an die Referenzkapazität 30 zu koppeln. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerverbindung 60 konfiguriert, ein Ausgangssignal von dem Komparatorschaltungsabschnitt 50 als ein Steuersignal der Referenzkapazität 30, z. B. zur Verwendung bei der Steuerung des kapazitiven Netzwerks in der Referenzkapazität 30, bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerverbindung 60 eine Steuereinheit 64, die konfiguriert ist, ein Ausgangssignal, z. B. eine digitale Ausgangssignalspannung VOUT, das von dem Komparatorschaltungsabschnitt 50 empfangen wird, zu verarbeiten und basierend auf dem Ausgangssignal das Steuersignal zu bilden. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 64 konfiguriert, ein der Steuereinheit 64 über eine externe Steuerverbindung 62 bereitgestelltes externes Steuersignal zu verarbeiten. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 64 konfiguriert, basierend auf wenigstens einem der Ausgangssignale von der Komparatorschaltung 50 und dem externen Steuersignal die Konfiguration des kapazitiven Netzwerks der Referenzkapazität 30, z. B. die Schaltereinstellungen, zu steuern. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 64 konfiguriert, den Eingangsabschnitt 44 zu steuern. Die Steuereinheit 64 kann irgendein Verarbeitungsmittel, z. B. ein Mikrocontroller, oder eine programmierbare Logikvorrichtung sein, das insbesondere konfiguriert oder dafür ausgelegt ist, die hier beschriebenen Handlungen auszuführen. Die Steuereinheit 64 kann mit dem Komparatorblock 100 gemeinsam angeordnet sein oder einen Abschnitt des Komparatorblocks 100 bilden. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Steuereinheit 64 außerhalb des Komparatorblocks 100.
Ferner ist die Referenzkapazität 30 an einen Referenzspannungsknoten 33 des ersten Pegels und an einen Referenzspannungsknoten 34 des zweiten Pegels gekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist die Referenzkapazität 30 an einen oder mehrere (nicht gezeigte) Referenzspannungsknoten weiterer Pegel, wie z. B. einen Referenzspannungsknoten eines dritten Pegels, gekoppelt. Die Referenzkapazität 30 kann als ein kapazitives Netzwerk bereitgestellt sein. Folglich kann die Referenzkapazität 30 mehrere Kapazitäten umfassen. Im Allgemeinen kann die Referenzkapazität 30 hinsichtlich der Größe der Kapazität, die entweder mit dem Referenzspannungsknoten 33 des ersten Pegels oder mit dem Referenzspannungsknoten 34 des zweiten Pegels verbunden ist, konfigurierbar sein. Wie in einem Beispiel im Folgenden beschrieben wird, kann wenigstens eine Kapazität der mehreren Kapazitäten des kapazitiven Netzwerks als eine geschaltete Kapazität bereitgestellt sein, die selektiv steuerbar ist, um das kapazitive Netzwerk zu konfigurieren, wenn die Referenzkapazität 30 als ein kapazitives Netzwerk bereitgestellt ist.
Nun werden die Struktur und der Betrieb des Komparatorfunktions-Schaltungsblocks 100 (des Komparatorblocks 100) ausführlicher beschrieben.
2 zeigt einen Blockschaltplan, der eine beispielhafte Einzelheit der in 1 gezeigten Schaltung veranschaulicht. Im Allgemeinen kann der Komparatorschaltungsabschnitt 50 eine Komparatorschaltung 55 enthalten, die konfiguriert ist, als ein Differenzkomparator zu arbeiten, der einen ersten Abtastknoten und einen zweiten Abtastknoten aufweist. In einigen Ausführungsformen ist der erste Abtastknoten der Komparatorschaltung 55 außerdem der Abtastknoten des Komparatorschaltungsabschnitts 50, wohingegen der zweite Abtastknoten der Komparatorschaltung 55 als ein Referenzknoten verwendet wird, der innerhalb des Komparatorschaltungsabschnitts 50 gehalten werden kann. Die Komparatorschaltung 55 kann konfiguriert sein, eine Ausgangssignalspannung VOUT zu bilden, die für eine Spannungsdifferenz zwischen dem Abtastknoten und dem Referenzknoten, die positiv oder negativ ist, repräsentativ ist. Folglich ist in der Tat das Ausgangssignal digital, d. h., es repräsentiert eine logische ”0” und eine logische ”1”.
Immer noch bezüglich der in 2 veranschaulichten Ausführungsform, nun ausführlicher, enthält der Komparatorschaltungsabschnitt 50 die Komparatorschaltung 55, die den ersten Abtastknoten 51, den zweiten Abtastknoten 52 und einen Ausgangsknoten 57 aufweist. Der erste Abtastknoten 51 kann auf eine Abtastknotenspannung VSN gesetzt sein. Der zweite Abtastknoten 52 kann auf eine Schwellenspannung VTH gesetzt sein. Die Komparatorschaltung 55 ist konfiguriert, die Abtastknotenspannung VSN an dem ersten Abtastknoten 51 mit der Schwellenspannung VTH an dem zweiten Abtastknoten 52 zu vergleichen und am Ausgangsknoten 57 eine Ausgangssignalspannung VOUT auszugeben, die angibt, dass entweder die Abtastknotenspannung VSN größer als die Schwellenspannung VTH ist oder die Schwellenspannung VTH größer als die Abtastknotenspannung VSN ist. Folglich ist das Ausgangssignal von der Komparatorschaltung 55 digital.
Immer noch bezüglich der in 2 veranschaulichten Ausführungsform kann die Schaltung ferner einen Gleichtaktschalter 54 umfassen, der zwischen den ersten Abtastknoten 51 und den zweiten Abtastknoten 52 der Komparatorschaltung 55 gekoppelt ist. Der erste Abtastknoten 51 und der zweite Abtastknoten 52 können über den Gleichtaktschalter 54 verbunden sein.
Der Ausgangsknoten 57 ist über einen Abzweigknoten 53 an die Steuerverbindung 60 gekoppelt. Basierend auf der Ausgangssignalspannung VOUT kann die Steuerverbindung 60 ein Ausgangssignal von der Komparatorschaltung 55 übertragen. Die Steuerverbindung kann als eine Drahtleitung implementiert sein. Es kann außerdem eine drahtlose Implementierung in Betracht gezogen werden, z. B. um aus dem über die Steuerverbindung zu übertragenden Ausgangssignal das Rauschen zu filtern oder um anderweitig eine Wirkung des Rausches auf das Ausgangssignal zu verringern. Wie oben bezüglich 1 erörtert worden ist, kann die Steuerverbindung 60 die (in 2 nicht gezeigte) Steuereinheit 64 umfassen. In einigen Ausführungsformen ist der zweite Abtastknoten 52 der Komparatorschaltung 55 über den Gleichtaktschalter 54 an einen (nicht gezeigten) Vorspannungs-Ausgangsknoten des Komparators gekoppelt. Es kann wenigstens eine Wirkung sein, dass unter Verwendung einer externen Vorspannung ein Versatz der Komparatorschaltung 55 eingestellt werden kann.
Im Allgemeinen kann die Schaltung des Komparatorfunktions-Schaltungsblocks 100 einen Eingangsanschluss aufweisen, der konfiguriert ist, auf die Eingangssignalspannung VIN gesetzt zu sein. Zwischen den Eingangsanschluss und den Eingangsknoten kann ein Eingangsschalter gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen umfasst die Schaltung ferner einen Referenzanschluss, der konfiguriert ist, auf eine Referenzeingangsspannung gesetzt zu sein, und einen Referenzschalter, der zwischen einem Referenzanschluss und den Eingangsknoten gekoppelt ist, wobei der Referenzschalter konfiguriert ist, geschlossen zu sein, wenn der Gleichtaktschalter geschlossen ist. In einigen Ausführungsformen ist der Referenzanschluss konfiguriert, auf eine Versorgungsspannung gesetzt zu sein. In einigen Ausführungsformen ist der Referenzanschluss konfiguriert, auf eine Spannung auf Masse VGND gesetzt zu sein.
3 zeigt einen Blockschaltplan, der eine beispielhafte Einzelheit der Schaltung des in 1 gezeigten Komparatorfunktions-Schaltungsblocks veranschaulicht. Der Eingangsabschnitt 44 der Schaltung in dem Komparatorblock 100 enthält eine Eingangskapazität 45, die einen ersten Leiter aufweist, der über einen Eingangsknoten 43 und einen Eingangsschalter 41 an den Eingangsanschluss 10 gekoppelt ist. Ferner ist der erste Leiter über den Eingangsknoten 43 und einen Masseschalter 42 an den Masseanschluss 11 gekoppelt. Die Eingangskapazität 45 weist einen zweiten Leiter auf, der an den Abtastknoten 40 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Schaltung konfiguriert, den Eingangsknoten 43 aufzuweisen, der auf die Eingangssignalspannung VIN gesetzt ist, während der Gleichtaktschalter 54 offen ist. In einigen Ausführungsformen ist der Eingangsschalter 41 konfiguriert, während einer Ladephase des 'Auffrischens' der Ladung in der Eingangskapazität 45 und der Referenzkapazität 30 offen zu sein und während einer Betriebsphase der Schaltung, in der z. B. die Eingangssignalspannung abgetastet werden soll, geschlossen zu sein. In einigen Ausführungsformen ist der Komparatorblock 100 konfiguriert, die Eingangskapazität 45 aufzuweisen, die auf einen Referenzeingangsspannungspegel VGND gesetzt ist, während der Gleichtaktschalter 54 geschlossen ist. Falls der Gleichtaktschalter 54 geschlossen ist, sind folglich der erste Abtastknoten 51 und der zweite Abtastknoten 52 auf die gleiche Spannung gesetzt, d. h., VTH = VSN. Ferner kann der Komparatorblock 100 konfiguriert sein, eine Eingangskapazität 45 aufzuweisen, die auf den Referenzeingangsspannungspegel VGND gesetzt ist, um die Referenzkapazität 30 zu laden.
In einigen Ausführungsformen ist im Allgemeinen die wenigstens eine geschaltete Kapazität über einen Schalter des ersten Pegels an einen Referenzknoten des ersten Pegels gekoppelt, während sie über einen Schalter des zweiten Pegels an einen Referenzknoten des zweiten Pegels gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen können der Schalter des ersten Pegels und/oder der Schalter des zweiten Pegels selektiv gesteuert sein, um die Referenzkapazität zu konfigurieren. In einigen Ausführungsformen sind der Schalter des ersten Pegels und der Schalter des zweiten Pegels konfiguriert, so dass sie nicht gleichzeitig geschlossen oder gleichzeitig offen sind. Dennoch sollte erkannt werden, dass in einigen Implementierungen während eines Prozess des Schaltens, d. h., während eines Prozesses des Änderns der Einstellung des Schalters von offen zu geschlossen oder von geschlossen zu offen, ein vorübergehender offener Zustand auftreten kann, in dem sowohl der Schalter des ersten Pegels als auch der Schalter des zweiten Pegels offen sind; gleichermaßen kann in einigen Implementierungen ein vorübergehender geschlossener Zustand auftreten, in dem sowohl der Schalter des ersten Pegels als auch der Schalter des zweiten Pegels geschlossen sind. In einigen Ausführungsformen sind der Schalter des ersten Pegels und der Schalter des zweiten Pegels integriert, um einen Kippschalter zu bilden, der konfiguriert ist, eine Verbindung zwischen der geschalteten Kapazität und entweder dem Referenzknoten des ersten Pegels oder dem Referenzknoten des zweiten Pegels herzustellen.
4 zeigt einen Blockschaltplan, der eine weitere beispielhafte Einzelheit der Schaltung in dem in 1 gezeigten Komparatorfunktions-Schaltungsblock veranschaulicht. Das kapazitive Netzwerk der Referenzkapazität 30 enthält eine erste geschaltete Kapazität 31 und eine zweite geschaltete Kapazität 32. Während in der in 4 veranschaulichten Ausführungsform das kapazitive Netzwerk zwei geschaltete Kapazitäten enthält, kann irgendeine andere Anzahl von geschalteten Kapazitäten nach Bedarf implementiert sein. In dem in 4 veranschaulichten Beispiel sind ein Kapazitätswert der ersten geschalteten Kapazität 31 und ein Kapazitätswert der zweiten geschalteten Kapazität 32 gleich. In einer anderen Implementierung ist jedoch der Kapazitätswert der ersten geschalteten Kapazität 31 zweimal so groß wie der Kapazitätswert der zweiten geschalteten Kapazität 32. Wenn das kapazitive Netzwerk mehrere geschaltete Kapazitäten enthält, können diese im Allgemeinen in einem Thermometerstil hergestellt sein, d. h., jede weist den gleichen Kapazitätswert auf, oder sie können in einem binären Stil dimensioniert sein, d. h., mit Kapazitätswerten, die ein vorgegebener minimaler Kapazitätswert mal eine Potenz von zwei sind, wobei die Kapazitätswerte von keinen zwei der geschalteten Kapazitäten kein Kapazitätswert und die gleichen sind. Ein erster Leiter der ersten geschalteten Kapazität 31 und ein erster Leiter der zweiten geschalteten Kapazität 32 sind an den Abtastknoten 40 gekoppelt. Ein zweiter Leiter der ersten geschalteten Kapazität 31 ist über einen Schalter 35 des ersten Pegels an einen Referenzspannungsknoten 33 des ersten Pegels gekoppelt. Ferner ist ein zweiter Leiter der ersten geschalteten Kapazität 31 über einen Schalter 36 des zweiten Pegels an den Referenzspannungsknoten 34 des zweiten Pegels gekoppelt. Der zweite Leiter der zweiten geschalteten Kapazität 32 ist über einen Schalter 37 des ersten Pegels an den Referenzspannungsknoten 33 des ersten Pegels gekoppelt. Ferner ist der zweite Leiter der zweiten geschalteten Kapazität 32 über einen Schalter 38 des zweiten Pegels an den Referenzspannungsknoten 34 des zweiten Pegels gekoppelt. Die Schalter 35, 37 des ersten Pegels und die Schalter 36, 38 des zweiten Pegels sind an die Steuerverbindung 60 gekoppelt und konfiguriert, gemäß dem über die Steuerverbindung 60 bereitgestellten Steuersignal einzeln zu schalten. In einigen Implementierungen ist ein Paar aus dem Schalter 35 des ersten Pegels und dem Schalter 36 des zweiten Pegels im Fall der ersten geschalteten Kapazität 31 (aus dem Schalter 37 des ersten Pegels und dem Schalter 38 des zweiten Pegels im Fall der zweiten geschalteten Kapazität 32) so konfiguriert, dass der Schalter des ersten Pegels und der Schalter des zweiten Pegels nicht gleichzeitig geschlossen sein können. In einigen Ausführungsformen ist der Referenzspannungsknoten 33 des ersten Pegels auf eine Referenzspannung eines ersten Pegels, z. B. eine vorgegebene und/oder konstante positive Referenzspannung VRP, gesetzt, während der Referenzspannungsknoten 34 des zweiten Pegels auf eine Referenzspannung eines zweiten Pegels, z. B. eine vorgegebene und/oder konstante negative Referenzspannung VRN, gesetzt ist. In einigen Implementierungen kann die Spannungsdifferenz zwischen der Referenzspannung eines ersten Pegels und der Referenzspannung eines zweiten Pegels auf einer Halbleiter-Bandlücke basieren.
In einigen Ausführungsformen ist die (in 4 nicht gezeigte) Steuereinheit 64 konfiguriert, die Referenzkapazität 30 zu steuern. Insbesondere ist in einigen Implementierungen die Steuereinheit 64 konfiguriert, die wenigstens eine geschaltete Kapazität 31, 32 zu steuern. Die Steuereinheit 64 kann konfiguriert sein, ein von dem (in 4 nicht gezeigten) Komparatorschaltungsabschnitt 50 empfangenes Signal zu verarbeiten, um basierend auf dem Signal die Referenzkapazität 30 zu konfigurieren. Die Steuereinheit 64 kann z. B. als eine Logikschaltung bereitgestellt sein. In einigen Implementierungen ist die Logikschaltung konfiguriert, das von dem Komparatorschaltungsabschnitt 50 empfangene Signal als ein digitales Signal zu verarbeiten. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 64 konfiguriert, die Steuerung der wenigstens einen geschalteten Kapazität 31, 32 auf dem Komparatorausgangssignal zu basieren, das gebildet wird, während der Eingangsknoten 43 auf den Referenzeingangsspannungspegel VGND gesetzt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 64 konfiguriert, die geschaltete Kapazität 31, 32 zu steuern, um an dem Abtastknoten 51 eine Komparatorversatzspannung zu kompensieren. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit der geschalteten Kapazität konfiguriert, die geschaltete Kapazität 31, 32 so zu steuern, um eine effektive Schwellenspannung auf einen vorgegebenen Wert zu setzen. Die Steuereinheit 64 kann z. B. konfiguriert sein, mehrere digitale Schaltsignale auszugeben, wobei jedes digitale Schaltsignal eine geschaltete Kapazität der mehreren geschalteten Kapazitäten 31, 32 steuert. In einer derartigen Implementierung kann die Steuerverbindung 60 mehrere Steuerleitungen enthalten, jede, um mit einem anderen der Schalter 35, 37 des ersten Pegels und der Schalter 36, 38 des zweiten Pegels verbunden zu sein. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit der geschalteten Kapazität konfiguriert, den Gleichtaktschalter 54 zu steuern, damit der gemeinsame Schalter 54 geschlossen ist, während der Schalter 35, 37 des ersten Pegels geschlossen ist. Es kann wenigstens eine Wirkung sein, dass die Referenzkapazität 30 z. B. während einer Ladephase, die bereitgestellt wird, um die Referenzkapazität wieder auf die Referenzspannung VRP des ersten Pegels zu laden, geladen werden kann. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit konfiguriert, die Referenzkapazität 30 wiederholt zu laden. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit konfiguriert, die Referenzkapazität 30 periodisch zu laden. Eine Dauer eines Zeitraums kann konstant und vorgegeben sein. In einigen Implementierungen kann die Dauer der Steuerung durch die Steuereinheit 64 unterworfen sein.
Nun wird in Betrieb des Komparatorfunktions-Schaltungsblocks 100 der Eingangsanschluss 10 auf eine Eingangssignalspannung VIN gesetzt. Entsprechend wird die Eingangssignalspannung VIN dem Eingangsabschnitt 44 zugeführt. Ferner kann der Eingangsabschnitt 44 unter Verwendung des Masseanschlusses 11 eine Spannung auf Masse VGND abgreifen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner während der Ladephase das Laden der Eingangskapazität 45 auf einen Referenzeingangsspannungspegel VGND. Es sollte erkannt werden, dass die Spannung auf Masse VGND irgendeine Referenzspannung sein kann, die für den Zweck einer gegebenen Implementierung als Masse definiert ist. Der Eingangsabschnitt 44 trägt zu einer Abtastknotenspannung VSN an dem Abtastknoten 40 bei, die außerdem an den Komparatorschaltungsabschnitt 50 angelegt ist. Der Komparatorschaltungsabschnitt 50 stellt dem Ausgangsanschluss 70 des Komparatorfunktions-Schaltungsblocks 100 eine Ausgangssignalspannung VOUT bereit. Ferner setzt der Komparatorschaltungsabschnitt 50 die Steuerverbindung 60 auf ein Steuersignal. Das Steuersignal ist an die Referenzkapazität 30 angelegt. Die Referenzkapazität 30 greift die positive Referenzspannung VRP an dem Referenzspannungsknoten 33 des ersten Pegels und die negative Referenzspannung VRN an dem Referenzspannungsknoten 34 des zweiten Pegels ab. Ferner trägt das kapazitive Netzwerk der Referenzkapazität 30 zu der Abtastknotenspannung VSN am Abtastknoten 40 bei. Es können wenigstens zwei Modi, Zustände oder Phasen des Betriebs in Übereinstimmung damit unterschieden werden, wie die Schalter in dem Komparatorblock 100 gesetzt sind. Im Folgenden werden eine Ladephase und eine Betriebsphase ausführlicher erörtert. Zusätzlich kann in wenigstens einigen Implementierungen eine Eichphase und/oder ein oder mehrere Typen von Übergangsphasen unterschieden werden.
Zuerst wird der Komparatorfunktions-Schaltungsblock 100 initialisiert. Zu diesem Zweck wird in die Ladephase eingetreten. Während der Ladephase ist im Eingangsabschnitt 44 der Masseschalter 42 geschlossen, während der Eingangsschalter 41 offen ist. Dies wird im Folgenden weiter erörtert, wenn ein Auffrischen der Ladungen in den Kapazitäten 31, 32, 45 der Schaltung beschrieben wird. In dem Komparatorschaltungsabschnitt 50 ist der Gleichtaktschalter 54 geschlossen. Folglich ist die Schwellenspannung VTH sowohl an den ersten Abtastknoten 51 als auch an den zweiten Abtastknoten 52 gesetzt. In dem kapazitiven Netzwerk der Referenzkapazität 30 können die erste geschaltete Kapazität 31 und die zweite geschaltete Kapazität 32 durch ein Steuersignal gesteuert sein. Das Steuersignal kann auf einer Ausgangssignalspannung VOUT der Komparatorschaltung 55 basieren und über die Signalverbindung 60 bereitgestellt werden. Die Steuerung der ersten geschalteten Kapazität 31 kann unter Verwendung des Schalters 35 des ersten Pegels und des Schalters 36 des zweiten Pegels ausgeführt werden. Die Steuerung der zweiten geschalteten Kapazität 32 kann unter Verwendung des Schalters 37 des ersten Pegels und des Schalters 38 des zweiten Pegels ausgeführt werden. In einigen Implementierungen wird die Steuerung so ausgeführt, dass die Ladung in der ersten geschalteten Kapazität 31 und in der zweiten geschalteten Kapazität 32 zu der Abtastknotenspannung VSN beiträgt, um bei Bedarf die effektive Schwellenspannung des Komparatorblocks 100 bereitzustellen. Folglich kann der Komparatorblock 100 auf eine effektive Soll-Schwellenspannung gesetzt werden. In einigen Implementierungen kann die Initialisierungsphase ausgeführt werden, wann immer eine Einstellung der effektiven Schwellenspannung erwünscht ist.
In einigen Implementierungen wird die Initialisierung erweitert, um eine weitere Eichung des Komparatorschaltungsabschnitts 50 auszuführen, um z. B. einem Komparatorversatz Rechnung zu tragen, der eingeführt wird, wenn der Gleichtaktschalter 54 während der Ladephase aus der geschlossenen Einstellung geöffnet wird.
Als Nächstes wird in die Betriebsphase eingetreten. Während der Betriebsphase ist in dem Eingangsabschnitt 44 der Eingangsschalter 41 geschlossen, während der Masseschalter 42 offen ist. Die Eingangskapazität 45 wird gemäß einer Differenz von der Abtastknotenspannung VSN bis zu der Eingangssignalspannung VIN geladen. Folglich teilt die Eingangskapazität 45 tatsächlich die Spannung VIN, um einen Spannungsbeitrag VIN' = a·VIN an dem gemeinsamen Knoten 40 bereitzustellen, wobei a irgendein Faktor ist, der kleiner als 1 sein kann. In dem Komparatorabschnitt ist der Gleichtaktschalter 54 offen. Folglich ist die Komparatorschaltung 55 betriebsfähig, die Abtastknotenspannung VSN, die an den ersten Komparatorabtastknoten 51 angelegt ist, mit der Schwellenspannung VTH, die an den zweiten Komparatorabtastknoten 52 angelegt ist, zu vergleichen. Weil der erste Komparatorabtastknoten 51 und der zweite Komparatorabtastknoten 52 Elemente mit hohem Widerstand bilden, beeinflussen der erste Komparatorabtastknoten 51 und der zweite Komparatorabtastknoten 52 kaum die Abtastknotenspannung VSN. Weil jedoch in dem kapazitiven Netzwerk der Referenzkapazität 30 die erste geschaltete Kapazität 31 und die zweite geschaltete Kapazität 32 einzeln auf eine der Referenzspannung VRP des ersten Pegels und der Referenzspannung VRN des zweiten Pegels geschaltet sind, wie oben bezüglich der Initialisierung beschrieben worden ist, kann die Ladung der ersten geschalteten Kapazität 31 und der zweiten geschalteten Kapazität 32 zu der Abtastknotenspannung VSN beitragen. Es kann eine Wirkung sein, dass, während die Abtastknotenspannung VSN der Eingangssignalspannung VIN folgt, die Abtastknotenspannung VSN eventuell um eine konstante Spannung VCN bezüglich der Eingangssignalspannung VIN verschoben ist, so dass VSN = a·VIN + VCN gilt. Folglich wird eine Differenz deltaVIN in der Eingangssignalspannung in einer Differenz deltaVSN in der Abtastknotenspannung deltaVSN = a·deltaVIN widergespiegelt, wobei die konstante Spannung VCN eine konstante Verschiebung der effektiven Schwellenspannung bezüglich der Schwellenspannung VTH verursacht. Während die konstante Spannung VCN in dem Sinn konstant ist, dass sie nicht von der Eingangssignalspannung VIN abhängig ist, kann sie dennoch durch das Schalten der ersten geschalteten Kapazität 31 und durch das Schalten der zweiten geschalteten Kapazität 32 entweder auf die Referenzspannung VRP des ersten Pegels oder auf die Referenzspannung VRN des zweiten Pegels variiert werden, wie oben bezüglich der Initialisierungsphase erklärt worden ist, um eine Ladung des kapazitiven Netzwerks als eine Summe der Ladung in der ersten geschalteten Kapazität 31 und in der zweiten geschalteten Kapazität 32 gemeinsam zu speichern. Es gibt so lange keine Verschiebung der Abtastknotenspannung VSN, wie die Spannung über der Eingangskapazität konstant ist. Falls sich die Eingangssignalspannung VIN ändert, kann sich die Komparator-Ausgangssignalspannung ändern, wobei die Steuereinheit 64 dem kapazitiven Netzwerk der Referenzkapazität 30 ein Steuersignal bereitstellen kann, um einen oder mehrere der Schalter des ersten Pegels und der Schalter des zweiten Pegels zu schalten. Folglich kann die Ladung zwischen den geschalteten Kapazitäten 31, 32 umverteilt werden und kann die Eingangskapazität 45 geändert werden. Deshalb wird die konstante Spannung VCN geändert. Aufgrund des erneuten Ausgleichs der Ladungen in der Eingangskapazität 45 und in dem kapazitiven Netzwerk der Referenzkapazität 30 wird eine neue effektive Schwellenspannung des Komparatorfunktions-Schaltungsblocks 100 erhalten. Selbst wenn die Eingangssignalspannung VIN konstant ist, kann folglich das Schalten einer oder mehrerer der geschalteten Kapazitäten 31, 32 das Ausgangssignal am Ausgangsknoten des Komparators 55 ändern.
Während der nächsten Ladephase wird in dem Komparatorabschnitt der Gleichtaktschalter 54 abermals geschlossen, wobei die Komparatorschaltung 55 betriebsfähig ist, um die Abtastknotenspannung VSN, die an den ersten Komparatorabtastknoten 51 angelegt ist, mit der Schwellenspannung VTH, die an den zweiten Komparatorabtastknoten 52 angelegt ist, zu vergleichen. In einigen Implementierungen kann z. B. unter Verwendung der Kopplung des zweiten Komparatorabtastknotens 52 an den (nicht gezeigten) Vorspannungs-Ausgangsknoten des Komparators die Schwellenspannung VTH auf einen Vorspannungspunkt des Komparators 55 eingestellt werden. In dem Eingangsabschnitt 44 ist jedoch der Eingangsschalter 41 offen. Deshalb basiert die Abtastknotenspannung VSN nicht länger auf der Eingangssignalspannung VIN. Unterdessen ist der Masseschalter 42 geschlossen, wobei die Eingangskapazität 45 gemäß einer Differenz von der Abtastknotenspannung VSN bis zu der Spannung auf Masse VGND geladen wird, wodurch eine Ladung der Eingangskapazität in der Tat aufgefrischt wird. Entsprechend kann die Ladephase außerdem als eine Auffrischungsphase bezeichnet werden. Wie oben beschrieben worden ist, wird die Ladephase z. B. während der Initialisierung ausgeführt, wenn die Eingangskapazität 45 und/oder die Referenzkapazität 30 für die Verwendung während der Betriebsphase geladen werden, bei der die Komparatorschaltung 55 die Eingangssignalspannung VIN verarbeitet, um die Abtastknotenspannung VSN für den Vergleich mit der Schwellenspannung VTH bereitzustellen. Ferner bewirkt die Ladephase ein Auffrischen, wenn die Eingangskapazität 45 und/oder die Referenzkapazität 30 wieder geladen werden, um die Ladung zu ersetzen, die z. B. während einer vorhergehenden Betriebsphase aus der jeweiligen Kapazität entwichen ist. In einem Fall, in dem die Referenzkapazität 30 als die mehreren Kapazitäten bereitgestellt ist, kann im Gegensatz während der Betriebsphase die Ladung von einer Kapazität zu einer weiteren der mehreren Kapazitäten umverteilt werden.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Verarbeiten der Eingangssignalspannung VIN, um die Abtastknotenspannung VSN für den Vergleich mit der Schwellenspannung VTH bereitzustellen, umfasst das Konfigurieren der an die Eingangskapazität 45 gekoppelten Referenzkapazität 30; während der Ladephase das Laden der Referenzkapazität 30 auf die Referenzspannung VRP des ersten Pegels, um an dem Abtastknoten 40 zwischen der Referenzkapazität 30 und der Eingangskapazität 45 die Abtastknotenspannung VSN zu erhalten; während der Betriebsphase das Setzen der Eingangskapazität 45 auf die Eingangssignalspannung VIN, um an dem Abtastknoten 40 die Abtastknotenspannung VSN zu erhalten; und das Bilden einer Ausgangssignalspannung VOUT, die digital ist und eine Differenz zwischen der Schwellenspannung VTH und der Abtastknotenspannung VSN, die positiv oder negativ ist, repräsentiert. Ein weiteres beispielhaftes Verfahren zum Verarbeiten der Eingangssignalspannung VIN, um die Abtastknotenspannung VSN mit der Schwellenspannung VTH zu vergleichen, umfasst das Speichern von Ladung in der Referenzkapazität 30; das Setzen der Eingangssignalspannung VIN an die Eingangskapazität 45, wobei die Referenzkapazität 30 und die Eingangskapazität 45 den Abtastknoten 40 als einen gemeinsamen Knoten gemeinsam benutzen; und das Setzen des ersten Abtastknotens 51 der Komparatorschaltung 55 auf die Abtastknotenspannung VSN an dem Abtastknoten 40, wobei die Ladung der Referenzkapazität 30 auf dem Ausgangssignal VOUT der Komparatorschaltung 55 basiert. In einigen Ausführungsformen basiert das Konfigurieren der Referenzkapazität 30 auf dem Ausgangssignal VOUT der Komparatorschaltung 55. Es kann wenigstens eine Wirkung sein, dass in Abhängigkeit von einer Konfiguration der Referenzkapazität 30 eine Ladungsmenge in der Referenzkapazität 30 gesteuert werden kann.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren im Allgemeinen einen ersten Betriebsmodus, in dem der Komparator einen Vergleich ausführt, und einen zweiten Betriebsmodus, in dem der Komparator ein Rücksetzen ausführt. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren während der Ladephase das Konfigurieren der Referenzkapazität 30, um an dem ersten Abtastknoten 51 der Komparatorschaltung 55 die Komparatorversatzspannung zu kompensieren. In einigen Ausführungsformen, in denen die Referenzkapazität als die mehreren geschalteten Kapazitäten 31, 32 bereitgestellt ist, enthält das Konfigurieren der Referenzkapazität 30 das selektive Schalten der geschalteten Kapazitäten 31, 32. Die geschalteten Kapazitäten 31, 32 können, wenn sie geladen werden, einen von wenigstens einem ersten Referenzspannungspegel VRP und einem zweiten Referenzspannungspegel VRN verwenden. Folglich umfasst in einigen Ausführungsformen das Verfahren ferner das selektive Setzen der Referenzkapazität 30 auf die Referenzspannung VRN des zweiten Pegels, wobei sich die Referenzspannung VRN des zweiten Pegels unter der Referenzspannung VRP des ersten Pegels befindet und sich die Eingangssignalspannung VIN über dem Referenzeingangsspannungspegel VGND befindet oder wobei sich die Referenzspannung des zweiten Pegels über der Referenzspannung des ersten Pegels befindet und sich die Eingangssignalspannung unter der Referenzeingangsspannung befindet. In einigen Implementierungen wird das Konfigurieren der Referenzkapazität ausgeführt, wenn der Komparator den Vergleich ausführt. Das Verfahren kann ferner nach dem Speichern der Ladung in der Referenzkapazität 30 das Umverteilen der Ladungen in der Referenzkapazität 30 und in der Eingangskapazität 45 umfassen.
In einigen Ausführungsformen basiert eine Differenz zwischen dem ersten Referenzspannungspegel VRP und dem zweiten Referenzspannungspegel VRN auf einer Bandlückenspannung. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren während der Ladephase das Rückkoppeln einer Ausgangssignalspannung VOUT basierend auf dem digitalen Signal zu dem ersten Abtastknoten 51. Das Verfahren umfasst ferner in einigen Implementierungen mit der Komparatorschaltung, die eine Differenzkomparatorschaltung ist, das Bilden des digitalen Signals, so dass es die Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Abtastknoten und dem zweiten Abtastknoten, die positiv oder negativ ist, repräsentiert.
In einer Implementierung kann die Steuerung der Umverteilung der Ladung in der Referenzkapazität 30 und in der Eingangskapazität 45 in einem Mitkopplungsschema, das manchmal als Hysteresis bezeichnet wird, verwendet werden, um zu vermeiden, dass die digitale Ausgangssignalspannung VOUT hin- und herschaltet. Herkömmlich kann das Hin- und Herschalten in einer Situation auftreten, in der eine ideale Eingangssignalspannung, d. h., die im Lauf der Zeit eine glatte Entwicklung ohne Rauschen aufweist, einfach die Schwellenspannung 'kreuzen' würde, d. h., dicht an die Schwellenspannung ansteigen, gleich der Schwellenspannung sein und dann größer als die Schwellenspannung sein würde oder umgekehrt. In der Praxis besteht jedoch die Tendenz, dass das Rauschen in der Eingangssignalspannung und/oder in der Schwellenspannung nah bei dem Kreuzen der Schwellenspannung eine nicht glatte Entwicklung der Eingangssignalspannung bereitstellt, die, wenn sie mit der Schwellenspannung verglichen wird, innerhalb eines kurzen Zeitintervalls zu mehreren Kreuzungen führt. In diesem Fall schaltet die digitale Ausgangssignalspannung hin und her. Im Gegensatz kann der hier beschriebene Komparatorfunktions-Schaltungsblock 100 in einer Implementierung so konfiguriert sein, dass bei der Detektion einer Änderung der digitalen Ausgangssignalspannung VOUT die Referenzkapazität 30 konfiguriert ist, eine Differenz zwischen der Abtastknotenspannung VSN (der Eingangssignalspannung VIN) an dem ersten Abtastknoten 51 der Komparatorschaltung 55 und der Schwellenspannung VTH an dem zweiten Abtastknoten 52 der Komparatorschaltung 55 effektiv zu vergrößern. In einigen Implementierungen ist die Steuereinheit 64 konfiguriert, dem kapazitiven Netzwerk der Referenzkapazität 30 ein Steuersignal bereitzustellen, das z. B. die erste geschaltete Kapazität 31 und/oder die zweite geschaltete Kapazität 32 schaltet. Folglich kann in einigen Ausführungsformen erreicht werden, dass das meiste Rauschen die Eingangssignalspannung VIN nicht so viel wie die Spannungsdifferenz von der Abtastknotenspannung VSN bis zu der Schwellenspannung VTH beeinflusst. In einigen Implementierungen kann der Komparatorfunktions-Schaltungsblock eine geschaltete Hysteresekapazität enthalten, die konfiguriert ist, eine Ladungsmenge entsprechend einer vorgegebenen Schwellenspannungsdifferenz zu speichern. In einem Beispiel bildet die geschaltete Hysteresekapazität einen Teil des kapazitiven Netzwerks der Referenzkapazität 30. Die geschaltete Hysteresekapazität ist z. B. als die zweite geschaltete Kapazität 32 implementiert, die für die Verwendung bei der Unterdrückung der Rauschwirkungen dediziert ist, die, wie oben beschrieben worden ist, ungeachtet der Schaltzustände der anderen ersten geschalteten Kapazität(en) 31 des kapazitiven Netzwerks der Referenzkapazität 30 geschaltet wird. In einigen Implementierungen kann die Steuereinheit konfiguriert sein, die geschaltete Hysteresekapazität zurück zu schalten, nachdem von dem Schalten der geschalteten Hysteresekapazität ein vorgegebenes Intervall vergangen ist. Nachdem ein Kreuzen zuerst detektiert worden ist, kann folglich das vorgegebene Intervall für das künftige Schalten der geschalteten Hysteresekapazität verwendet werden, falls sich die Eingangssignalspannung periodisch ändert. Insbesondere kann in einigen Implementierungen das Schalten so gesteuert werden, dass es sogar geringfügig vor dem Stattfinden des Kreuzens stattfindet, um irgendein Auftreten des Hin- und Herschaltens der digitalen Ausgangsspannung noch weiter zu unterdrücken.
Allgemeiner umfasst in einem Aspekt eine Schaltung zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung eine Spannungsverarbeitungsvorrichtung, die einen Abtastknoten enthält, der an einen Eingangsanschluss für die Eingangssignalspannung gekoppelt ist. Die Schaltung umfasst in einigen Ausführungsformen eine Eingangskapazität, die zwischen den Abtastknoten und den Eingangsanschluss gekoppelt ist. Die Schaltung umfasst eine Referenzkapazität, die an den Abtastknoten gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen benutzen die Referenzkapazität und die Eingangskapazität einen gemeinsamen Knoten, der an den Abtastknoten gekoppelt ist, gemeinsam. In einigen Ausführungsformen ist die Referenzkapazität basierend auf einem Ausgangssignal der Spannungsverarbeitungsvorrichtung konfigurierbar. In einigen Ausführungsformen ist die Eingangskapazität basierend auf einem Ausgangssignal der Spannungsverarbeitungsvorrichtung konfigurierbar. Die Spannungsverarbeitungsvorrichtung kann konfiguriert sein, eine Ausgangssignalspannung basierend auf einer Spannung an dem Abtastknoten zu bilden. In einigen Ausführungsformen ist die Spannungsverarbeitungsvorrichtung als ein Komparator bereitgestellt, der konfiguriert ist, die Ausgangssignalspannung basierend auf einem Vergleich der Spannung am Abtastknoten mit einer Schwellenspannung zu bilden.
Einige Ausführungsformen der Schaltung umfassen ferner eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, basierend auf dem von der Spannungsverarbeitungsvorrichtung empfangenen Signal die Referenzkapazität und/oder die Eingangskapazität zu konfigurieren. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit als eine Logikschaltung bereitgestellt, die konfiguriert ist, das von der Spannungsverarbeitungsvorrichtung empfangene Signal als ein digitales Signal zu verarbeiten. In einigen Ausführungsformen ist die Spannungsverarbeitungsvorrichtung konfiguriert, wenigstens in einem ersten Betriebsmodus zu arbeiten, in dem die Spannungsverarbeitungsvorrichtung die Verarbeitung der Spannung an dem Abtastknoten ausführt, um die Ausgangssignalspannung zu bilden. Die Spannungsverarbeitungsvorrichtung kann z. B. als ein Komparator bereitgestellt sein, der konfiguriert ist, einen Vergleich der Spannung an dem Abtastknoten mit einer Schwellenspannung auszuführen. Ferner kann die Spannungsverarbeitungsvorrichtung konfiguriert sein, in einem zweiten Betriebsmodus zu arbeiten, in dem die Schaltung ein Rücksetzen ausführt. Die Spannungsverarbeitungsvorrichtung führt z. B. ein Rücksetzen aus. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit konfiguriert, die Referenzkapazität zu konfigurieren, um eine Ladungsmenge in der Referenzkapazität zu ändern, wenn die Spannungsverarbeitungsvorrichtung die Spannung am Abtastknoten über einen Vergleich der Spannung am Abtastknoten mit der Schwellenspannung verarbeitet, z. B. wenn die Spannungsverarbeitungsvorrichtung als ein Komparator bereitgestellt ist.
In einigen Ausführungsformen ist die Referenzkapazität über einen Schalter des ersten Pegels an einen Referenzknoten des ersten Pegels gekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist die Referenzkapazität über einen Schalter des zweiten Pegels an einen Referenzknoten des zweiten Pegels gekoppelt. Eine Differenz zwischen einer Spannung an dem Referenzknoten des ersten Pegels und einer Spannung an dem Referenzknoten des zweiten Pegels kann auf einer Bandlückenspannung basieren. In einigen Ausführungsformen ist die Differenz der Spannung am Referenzknoten des ersten Pegels und der Spannung am Referenzknoten des zweiten Pegels ratiometrisch vorgegeben oder wird während des Betriebs der Schaltung ratiometrisch bestimmt.
In einigen Ausführungsformen ist die Referenzkapazität hinsichtlich der Größe konfigurierbar. In einigen Implementierungen ist die Referenzkapazität z. B. als mehrere geschaltete Kapazitäten bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen ist die Eingangskapazität hinsichtlich der Größe konfigurierbar. In einigen Implementierungen ist die Eingangskapazität z. B. als mehrere geschaltete Kapazitäten bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen enthalten sowohl die Referenzkapazität als auch die Eingangskapazität wenigstens eine geschaltete Kapazität. Die wenigstens eine geschaltete Kapazität kann durch die Steuereinheit steuerbar sein. In einigen Implementierungen ist die Steuereinheit als eine Logikschaltung bereitgestellt, die konfiguriert ist, mehrere digitale Schaltsignale auszugeben, jedes digitale Schaltsignal um eine geschaltete Kapazität der mehreren geschalteten Kapazitäten zu steuern. In einigen Ausführungsformen enthält die Referenzkapazität oder die Eingangskapazität eine geschaltete Hysteresekapazität, die konfiguriert ist, basierend auf der Ausgangssignalspannung eine vorgegebene Ladung bei der Ladungsumverteilung beizutragen.
Wie oben bezüglich des Komparator-Funktionsblocks beschrieben worden ist, kann die Steuerung der Umverteilung der Ladung in der Referenzkapazität und in der Eingangskapazität im Allgemeinen in einem Mitkopplungsschema verwendet werden. Das Mitkopplungsschema kann in den Ausführungsformen einer Schaltung implementiert sein, die eine Spannungsverarbeitungsvorrichtung aufweist, die konfiguriert ist, basierend auf der Spannung am Abtastknoten eine Ausgangssignalspannung zu bilden, um es zu vermeiden, dass die digitale Ausgangssignalspannung hin- und herschaltet. In einem Aspekt umfasst deshalb ein Verfahren zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung das Speichern von Ladung in einer Referenzkapazität und das Setzen einer Eingangskapazität auf die Eingangssignalspannung. Das Verfahren umfasst ferner das Ausführen einer Ladungsumverteilung zwischen der Referenzkapazität und der Eingangskapazität. Das Verfahren umfasst ferner basierend auf der Ladungsumverteilung das Ableiten eines Ausgangssignals. In einigen Implementierungen basiert ein Produkt aus der Spannung über der Referenzkapazität und dem Verhältnis der Größe der Referenzkapazität und der Größe der Ladung in der Eingangskapazität und der Größe der Ladung in der Referenzkapazität auf dem Ausgangssignal.
In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das Setzen einer ersten Spannung über der Eingangskapazität auf einen ersten vorgegebenen Rücksetzspannungswert. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das Setzen einer zweiten Spannung über der Referenzkapazität auf einen zweiten vorgegebenen Rücksetzspannungswert. In einigen Implementierungen wird das Ableiten des Ausgangssignals während eines ersten Betriebsmodus ausgeführt. In einigen Implementierungen werden das Setzen der ersten Spannung über der Eingangskapazität und das Setzen der zweiten Spannung über der Referenzkapazität während eines zweiten Betriebsmodus ausgeführt, der sich von dem ersten Betriebsmodus unterscheidet. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das Planen des ersten Betriebsmodus und des zweiten Betriebsmodus in einer abwechselnden Folge.
In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner basierend auf dem Ausgangssignal ein Konfigurieren der Größe der Referenz und/oder ein Konfigurieren der Größe der Eingangskapazität und/oder ein Setzen der Spannung über der Referenzkapazität. In einigen Implementierungen ist die Referenzkapazität als mehrere geschaltete Kapazitäten bereitgestellt, wobei das Konfigurieren der Referenzkapazität das selektive Schalten der geschalteten Kapazitäten enthält. In einigen Implementierungen verwenden die geschalteten Kapazitäten, wenn sie geladen werden, einen von wenigstens einem ersten Referenzspannungspegel und einem zweiten Referenzspannungspegel. In einigen Implementierungen basiert eine Differenz zwischen dem ersten Referenzspannungspegel und dem zweiten Referenzspannungspegel auf einer aus einer Gruppe, die eine Bandlückenspannung und eine ratiometrisch bestimmte Spannung umfasst.
In einigen Implementierungen enthält das Ableiten des Ausgangssignals das Vergleichen einer Spannung an einem Knoten zwischen der Eingangskapazität und der Referenzkapazität mit einer Schwellenspannung. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das Bilden des Ausgangssignals basierend auf einem Ergebnis des Vergleichens.
Nun werden weitere Implementierungen der oben beschriebenen Schaltungen und Verfahren in einer umfassenderen Perspektive offenbart. Im Allgemeinen umfasst eine beispielhafte Schaltung zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung einen ersten Komparator, der einen Abtastknoten des ersten Komparators und einen Ausgangsknoten des ersten Komparators enthält, und einen zweiten Komparator, der einen Abtastknoten des zweiten Komparators und einen Ausgangsknoten des zweiten Komparators umfasst. Die Schaltung umfasst ferner einen Komparatorauswahlschalter, der zwischen einen gemeinsamen Eingangsanschluss der Schaltung, der hier außerdem als ein Wegeingangsanschluss bezeichnet wird, und den Abtastknoten des ersten Komparators und den Abtastknoten des zweiten Komparators gekoppelt ist. Die Schaltung umfasst ferner eine Ausgangsschaltung, die an den Ausgang des ersten Komparators und an den Ausgangsknoten des zweiten Komparators gekoppelt ist. In einigen Implementierungen ist der Komparatorauswahlschalter konfiguriert, den Wegeingangsanschluss mit wenigstens einem des Abtastknotens des ersten Komparators und des Abtastknotens des zweiten Komparators zu verbinden. Ferner ist die Ausgangsschaltung konfiguriert, ein Komparatorausgangssignal der Schaltung basierend auf einem von dem Ausgangsknoten des ersten Komparators empfangenen Ausgangssignal des ersten Komparators und/oder einem von dem Ausgangsknoten des zweiten Komparators empfangenen Ausgangssignal des zweiten Komparators zu bilden. In einigen Ausführungsformen ist der zweite Komparator strukturell wie der erste Komparator bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen ist der zweite Komparator konfiguriert, den ersten Komparator betriebstechnisch zu ergänzen. Wenigstens eine Wirkung wird im Folgenden beispielhaft erklärt: wenn der erste und der zweite Komparator in einer komplementären Weise verwendet werden, kann in einem Fall, in dem einer oder beide des ersten und des zweiten Komparators diskontinuierlich arbeiten, eine kontinuierliche Vergleichsoperation erreicht werden.
Falls die Einstellung des Komparatorauswahlschalters in einigen Ausführungsformen so ist, um den Wegeingangsanschluss mit einem einzigen des Abtastknotens des ersten Komparators und des Abtastknotens des zweiten Komparators zu verbinden, ist die Ausgangsschaltung konfiguriert, das Komparatorausgangssignal basierend auf einem entsprechenden einzigen des Ausgangssignals des ersten Komparators und des Ausgangssignals des zweiten Komparators zu bilden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Schaltung ferner eine Eingangskapazität, die zwischen den Komparatorauswahlschalter und den Abtastknoten des ersten Komparators gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist der Komparatorauswahlschalter konfiguriert, die Eingangssignalspannung an die Eingangskapazität zu setzen, während die wenigstens eine geschaltete Kapazität so gesteuert ist, um die Ladung in der Eingangskapazität und die Ladung in der Referenzkapazität umzuverteilen.
In einigen Ausführungsformen ist die Ausgangsschaltung konfiguriert, das Komparatorausgangssignal der Schaltung basierend auf einer logischen Kombination des Ausgangssignals des ersten Komparators und des Ausgangssignals des zweiten Komparators zu bilden. In einigen Ausführungsformen ist die logische Kombination ein logisches UND. In einigen Ausführungsformen ist die Ausgangsschaltung konfiguriert, das Komparatorausgangssignal basierend auf einer Einstellung des Komparatorauswahlschalters zu bilden. In einigen Ausführungsformen ist die Ausgangsschaltung konfiguriert, das Komparatorausgangssignal basierend auf der logischen Kombination zu bilden, falls die Einstellung des Komparatorauswahlschalters so ist, um den Eingangsanschluss sowohl mit dem Abtastknoten des ersten Komparators als auch mit dem Abtastknoten des zweiten Komparators zu verbinden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Schaltung ferner eine Referenzkapazität, die an den Abtastknoten des ersten Komparators gekoppelt ist, wobei die Referenzkapazität wenigstens eine geschaltete Kapazität umfasst, die selektiv steuerbar ist. In einigen Ausführungsformen ist der Komparatorauswahlschalter konfiguriert, den Eingangsanschluss von dem Abtastknoten des ersten Komparators zu trennen, während die wenigstens eine geschaltete Kapazität gesteuert ist, um eine effektive Schwellenspannung auf einen vorgegebenen Wert zu setzen.
5 zeigt eine schematische graphische Darstellung, die eine Schaltung 500 in einer Ausführungsform veranschaulicht, die konfiguriert ist, eine Eingangssignalspannung VIN unter Verwendung einer (internen) Schwellenspannung VTH zu verarbeiten. Die Schaltung 500 enthält einen gemeinsamen Eingangsanschluss, der hier außerdem als ein Wegeingangsanschluss 511 bezeichnet wird, einen ersten Komparatorfunktions-Schaltungsblock (Komparatorblock) 515, der einen Abtastknoten 514 des ersten Komparators aufweist, der über einen ersten Komparatorauswahlschalter 512 an den Wegeingangsanschluss 511 gekoppelt ist, und einen zweiten Komparatorblock 525, der einen Abtastknoten 524 des zweiten Komparators aufweist, der über einen zweiten Komparatorauswahlschalter 522 an den Wegeingangsanschluss 511 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist der zweite Komparatorblock 525 strukturell wie der erste Komparatorblock 515 bereitgestellt. Der erste Komparatorblock 515 und/oder der zweite Komparatorblock 525 sind als der oben bezüglich der 1 bis 4 beschriebene Komparatorfunktions-Schaltungsblock 100 konfiguriert. Insbesondere kann eine erste Referenzkapazität an den Abtastknoten 514 des ersten Komparators gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen umfasst der zweite Komparatorblock 525 eine zweite Referenzkapazität; die zweite Referenzkapazität kann an den Abtastknoten 524 des zweiten Komparators gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen implementiert oder bildet der Eingangsschalter des Komparatorfunktions-Schaltungsblocks 515, 525 den Komparatorauswahlschalter 512, 522.
In dem in 5 veranschaulichten Beispiel ist der erste Komparatorauswahlschalter 512 steuerbar, um den Wegeingangsanschluss 511 an den Abtastknoten 514 des ersten Komparators zu koppeln, während der zweite Komparatorauswahlschalter 522 steuerbar ist, um den Wegeingangsanschluss 511 an den Abtastknoten 524 des zweiten Komparators zu koppeln. In einigen Ausführungsformen sind der erste Komparatorauswahlschalter 512 und der zweite Komparatorauswahlschalter 522 gemeinsam als ein (nicht gezeigter) Kippschalter bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen umfasst die Schaltung 500 ferner eine erste Eingangskapazität, die zwischen den Komparatorauswahlschalter und den Abtastknoten 514 des ersten Komparators gekoppelt ist. Der erste Komparatorauswahlschalter 512 kann konfiguriert und/oder gesteuert sein, um die Eingangssignalspannung VIN an die Eingangskapazität zu setzen, während der erste Komparatorblock 515 den Vergleich ausführt. Gleichermaßen kann die Schaltung 500 eine zweite Eingangskapazität umfassen, die zwischen den zweiten Komparatorauswahlschalter 522 und den Abtastknoten 524 des zweiten Komparators gekoppelt ist. Der zweite Komparatorauswahlschalter 522 kann konfiguriert und/oder gesteuert sein, um die Eingangssignalspannung VIN an die Eingangskapazität anzulegen, während der erste Komparatorblock 525 eine Vergleichsoperation ausführt.
In einigen Ausführungsformen ist ein (in 5 nicht gezeigtes) Filter zwischen den Wegeingangsanschluss 511 und den Abtastknoten 514 des ersten Komparators und/oder den Abtastknoten 524 des zweiten Komparators gekoppelt. In einigen Implementierungen kann das Filter als ein Tiefpassfilter bereitgestellt sein, das konfiguriert ist, das Hochfrequenzrauschen zu entfernen, das sich z. B. ergibt, wenn der Eingangsschalter des Komparatorfunktions-Schaltungsblocks und/oder der erste und/oder der zweite Komparatorauswahlschalter betätigt werden. Das Filter kann konfiguriert sein, das Rauschen während des Schaltens des ersten Komparatorauswahlschalters 512 und/oder des zweiten Komparatorauswahlschalters 522 zu entfernen. In einigen Ausführungsformen ist das Filter steuerbar. Es kann wenigstens eine Wirkung sein, dass eine Filterbandbreite gesteuert werden kann. In einigen Ausführungsformen umfasst das Filter mehrere schaltbare widerstandsbehaftete Elemente.
Ferner enthält die Schaltung 500 einen Ausgangsmultiplexer 518, der an einen Ausgangsknoten 516 des ersten Komparatorblocks 515 und an einen Ausgangsknoten 526 des zweiten Komparatorblocks 525 gekoppelt ist. Der Ausgangsmultiplexer 518 ist konfiguriert, ein multiplexiertes Ausgangssignal zu bilden, d. h., eine vom ersten Komparatorblock 515 und/oder vom zweiten Komparatorblock 525 empfangene Spannungssignalausgabe VOUT selektiv an einen gemeinsamen Ausgangsanschluss, der hier außerdem als ein Wegausgangsanschluss 519 bezeichnet wird, der an den Ausgangsmultiplexer 518 gekoppelt ist, auszugeben.
Der erste Komparatorblock 515 und/oder der zweite Komparatorblock 525 sind konfiguriert, wenigstens in einem ersten Betriebsmodus, in dem der erste Komparatorblock 515 (der zweite Komparatorblock 525) einen Vergleich ausführt, und in einem zweiten Betriebsmodus, in dem der erste Komparatorblock 515 (der zweite Komparatorblock 525) ein Rücksetzen ausführt, zu arbeiten. Ferner ist der erste Komparatorblock 515 (der zweite Komparatorblock 525) konfiguriert, den ersten Betriebsmodus und den zweiten Betriebsmodus abzuwechseln, so dass der erste Komparatorblock 515 (der zweite Komparatorblock 525) den Vergleich intermittierend ausführt. Die Formulierung 'Rücksetzen', wie sie hier verwendet wird, umfasst ein erneutes Laden der Kapazitäten, z. B. um eine Ladung, die z. B. während des ersten Betriebsmodus von der Kapazität entwichen ist, zu ersetzen; ein erneutes Laden der Kapazitäten wird außerdem als eine 'Kapazitätsauffrischung' bezeichnet. Ein Rücksetzen kann außerdem eine Neueinstellung umfassen, z. B. um einer Fluktuation des Komparatorversatzes aufgrund einer Temperaturänderung des Komparators Rechnung zu tragen. Ein Rücksetzen kann in einigen Fällen außerdem eine Neukonfiguration der Referenzkapazität enthalten. Während ein Intervall, während dessen der erste Komparatorblock 515 im ersten Betriebsmodus betrieben wird, hier als eine 'Betriebsphase' des ersten Komparatorblocks 515 bezeichnet wird, wird entsprechend ein Intervall, während dessen der erste Komparatorblock 515 in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, außerdem als eine 'Ladephase' des ersten Komparatorblocks 515 bezeichnet. Während ein Intervall, während dessen der zweite Komparatorblock 525 in dem ersten Betriebsmodus betrieben wird, hier als eine Betriebsphase des zweiten Komparatorblocks 525 bezeichnet wird, wird ähnlich das Intervall, während dessen der zweite Komparatorblock 525 in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, außerdem als eine 'Ladephase' des zweiten Komparatorblocks 525 bezeichnet. In einigen Ausführungsformen ist der erste Komparatorauswahlschalter 512 konfiguriert, den Wegeingangsanschluss 511 von dem Abtastknoten 514 des ersten Komparators zu trennen, während der erste Komparatorblock 515 das Rücksetzen ausführt. Gleichermaßen ist der zweite Komparatorauswahlschalter 522 konfiguriert, den Wegeingangsanschluss 511 von dem Abtastknoten 524 des zweiten Komparators zu trennen, während der zweite Komparatorblock 525 das Rücksetzen ausführt.
6 zeigt eine Tabelle 600, die die Zustände der Schaltung in 5 veranschaulicht. Die Tabelle 600 stellt einen beispielhaften Überblick sowohl der Einstellungen des ersten Komparatorauswahlschalters (der in der Tabelle als COMP_SEL_1 bezeichnet ist) 512 und des zweiten Komparatorauswahlschalters (der in der Tabelle als COMP_SEL_2 bezeichnet ist) 522 als auch der Zustände des ersten Komparatorblocks 515 und des zweiten Komparatorblocks 525 bereit. In einer Phase (in der Tabelle: PHASE_1) sind sowohl der erste Komparatorauswahlschalter 512 als auch der zweite Komparatorauswahlschalter 522 geschlossen. Entsprechend befinden sich sowohl der erste Komparatorblock 515 als auch der zweite Komparatorblock 525 in einem Betriebsmodus (der in der Tabelle als ABTASTEN bezeichnet ist). In einigen Ausführungsformen ist jedoch der zweite Komparatorblock 525 konfiguriert, den ersten Komparatorblock 515 betriebstechnisch zu ergänzen. Dies ist in den anderen Phasen (in der Tabelle: PHASE_2 und PHASE_3) zu sehen, in denen der erste Komparatorauswahlschalter 512 geschlossen ist, während der zweite Komparatorauswahlschalter 522 offen ist, (PHASE_2) und in denen sich entsprechend der erste Komparatorblock 515 in dem Betriebsmodus (ABTASTEN) befindet, während sich der zweite Komparatorblock 525 in dem Lademodus (der in der Tabelle als AUFFRISCHEN bezeichnet ist) befindet, oder umgekehrt (PHASE_3). Es kann wenigstens eine Wirkung sein, dass, solange wie die Schaltung 500 gemäß einem der oben beschriebenen Modi betrieben wird, der Ausgangsmultiplexer 518 eine Ausgangssignalspannung VOUT auswählen kann, die an dem Wegausgangsanschluss 519 bereitgestellt wird, die auf der Eingangssignalspannung VIN basiert. In einer noch weiteren Phase (in der Tabelle: PHASE_4) sind sowohl der erste Komparatorauswahlschalter 512 als auch der zweite Komparatorauswahlschalter 522 offen. In einigen Implementierungen kann dies während des Startens der Schaltung 500 oder einer anderen Initialisierung der Schaltung 500 geschehen, wenn kein Komparatorblock 515, 525 betriebsfähig ist. Sollte dieser Betriebsmodus im weiteren Betrieb der Schaltung implementiert sein, könnte ein (in 5 nicht gezeigter) weiterer Komparator zu der in 5 gezeigten Schaltung parallelgeschaltet sein, um eine Ausgangssignalspannung an dem Wegausgangsanschluss 519 bereitzustellen, die kontinuierlich auf der Eingangssignalspannung VIN basiert. Dies wird im Folgenden bezüglich einer in 7 veranschaulichten Implementierung beschrieben.
Im Allgemeinen umfasst eine beispielhafte Schaltung zum Verarbeiten mehrerer Eingangssignalspannungen mehrere Wegeingangsanschlüsse, die über mehrere parallel angeordnete Komparatoren an mehrere Wegausgangsanschlüsse gekoppelt sind, wobei die mehreren Komparatoren mehr Komparatoren umfassen, als es Wegeingangsanschlüsse gibt, die an die Wegausgangsanschlüsse gekoppelt sind. Die beispielhafte Schaltung umfasst ferner eine Ausgangsschaltung, die an mehrere Ausgangsknoten der mehreren Komparatoren gekoppelt ist. Die Ausgangsschaltung ist konfiguriert, mehrere Komparatorausgangssignale der Schaltung basierend auf einer logischen Kombination mehrerer von den mehreren Komparatorausgangsknoten empfangenen Ausgangssignale zu bilden. Wenigstens eine Wirkung kann eine Verringerung des Fehlers in einem digitalen Ausgangssignal sein. Eine Wirkung kann die Bereitstellung eines zeitkontinuierlichen digitalen Ausgangssignals ungeachtet eines diskontinuierlichen Komparatorbetriebs sein. Weil einige diskontinuierlichen Komparatorkonzepte, wie sie oben z. B. bezüglich der in 1 bis 5 veranschaulichten Ausführungsformen erklärt worden sind, genauere Vergleichsergebnisse als herkömmliche zeitkontinuierliche Komparatoren bereitstellen, kann eine Wirkung in einem zeitkontinuierlichen Betrieb sein, genauere Vergleichsergebnisse zu erreichen.
In einigen Ausführungsformen ist jeder Wegeingangsanschluss über einen Kopplungsweg, der dem Wegeingangsanschluss eindeutig zugeordnet ist, einem anderen Wegausgangsanschluss zugeordnet. Jeder der Kopplungswege kann konfiguriert sein, eine Verbindung zwischen dem Wegeingangsanschluss und dem Wegausgangsanschluss herzustellen. Folglich ist jeder Wegausgangsanschluss über den jeweiligen Kopplungsweg einem anderen Wegeingangsanschluss eindeutig zugeordnet. In einigen Implementierungen umfasst die Schaltung ferner in jedem Kopplungsweg zwischen den Wegeingangsanschlüssen und den Wegausgangsanschlüssen wenigstens zwei Komparatoren und einen Komparatorauswahlschalter, der zwischen den Wegeingangsanschluss und die Komparatoren gekoppelt ist. Der Komparatorauswahlschalter kann steuerbar sein, um die Verbindung von dem Wegeingangsanschluss zu wenigstens einem der Komparatoren herzustellen.
In einigen Implementierungen ist in jedem Kopplungsweg wenigstens einer der wenigstens zwei Komparatoren mit einer Referenzkapazität bereitgestellt, die an einen Eingangsknoten des Komparators gekoppelt ist. In einigen Implementierungen umfasst die Referenzkapazität wenigstens eine geschaltete Kapazität, die selektiv steuerbar ist. Die Schaltung kann ferner eine Steuereinheit umfassen, die konfiguriert ist, eine Verbindung zwischen dem Wegeingangsanschluss und dem Wegausgangsanschluss über den wenigstens einen Komparator selektiv zu unterbrechen, wobei wenigstens eine geschaltete Kapazität so gesteuert ist, um eine effektive Schwellenspannung auf einen vorgegebenen Wert zu setzen. In einigen Ausführungsformen umfassen wenigstens zwei Kopplungswege einen gemeinsamen Komparator. In einigen Implementierungen umfassen die wenigstens zwei Kopplungswege ferner einen Eingangsmultiplexer, der zwischen die Wegeingangsanschlüsse der wenigstens zwei Kopplungswege und den gemeinsamen Komparator gekoppelt ist, wobei der Eingangsmultiplexer konfiguriert ist, die an den Wegeingangsanschlüssen der wenigstens zwei Kopplungswege empfangene Eingabe in eine kombinierte Eingabe zu kombinieren, die dem gemeinsamen Komparator bereitgestellt werden soll.
In einigen Ausführungsformen umfassen die wenigstens zwei Kopplungswege einen Ausgangsauswahlschalter, der zwischen den gemeinsamen Komparator und die Ausgangsschaltungen der wenigstens zwei Kopplungswege gekoppelt ist. Der Ausgangsauswahlschalter kann steuerbar sein, um eine Verbindung von dem gemeinsamen Komparator zu einer ausgewählten der Ausgangsschaltungen der wenigstens zwei Kopplungswege herzustellen. In einigen Implementierungen ist die Ausgangsschaltung konfiguriert, für jeden Kopplungsweg ein Komparatorausgangssignal basierend auf einer Einstellung des Komparatorauswahlschalters zu bilden. Die Ausgangsschaltung kann in jedem Kopplungsweg konfiguriert sein, das Komparatorausgangssignal basierend auf der logischen Kombination der von den mehreren Komparatorausgangsknoten der wenigstens zwei Komparatoren empfangenen Ausgangssignale zu bilden, falls die Einstellung des Komparatorauswahlschalters so ist, um den Wegeingangsanschluss mit mehr als einem Komparator zu verbinden. In einigen Implementierungen ist die Ausgangsschaltung konfiguriert, in jedem Kopplungsweg das Komparatorausgangssignal basierend auf einem Ausgangssignal des einzigen der mehreren Komparatoren zu bilden, falls die Einstellung des Komparatorauswahlschalters in jedem Kopplungsweg so ist, um den Wegeingangsanschluss mit einem einzigen der Komparatoren zu verbinden. Beispiele der oben beschriebenen Ausführungsformen und beispielhaften Implementierungen der zugrundeliegenden Konzepte werden nun bezüglich der 7 bis 10 erörtert.
7 zeigt eine schematische graphische Darstellung, die eine Schaltung 700 in einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. Die Schaltung ist konfiguriert, mehrere Eingangssignalspannungen VIN_1 und VIN_2 unter Verwendung mehrerer zugeordneter Schwellenspannungen zu verarbeiten. Die Schaltung 700 umfasst mehrere Wegeingangsanschlüsse (in dem in 7 veranschaulichten Beispiel sind dies ein erster Wegeingangsanschluss 711 und ein zweiter Wegeingangsanschluss 721), die über mehrere parallel angeordnete Komparatoren (in dem in 7 veranschaulichten Beispiel sind dies ein erster Komparatorblock 715, ein zweiter Komparatorblock 725 und ein dritter Komparatorblock 735) an mehrere Ausgangsanschlüsse (in dem in 7 veranschaulichten Beispiel sind dies ein erster Wegausgangsanschluss 719 und ein zweiter Wegausgangsanschluss 729) gekoppelt sind. Es sollte angegeben werden, dass die Anzahl der Komparatorfunktions-Schaltungsblöcke 715, 725, 735 (drei im Beispiel nach 7) die Anzahl der Wegeeingangsanschlüsse 711, 721, die in dem Beispiel an einen ersten Wegausgangsanschluss 719 und einen zweiten Wegausgangsanschluss 729 (folglich zwei Weganschlüsse in dem Beispiel nach 7) gekoppelt sind, übersteigt. Im Allgemeinen ist jeder der Wegeingangsanschlüsse 711, 721 einem anderen Wegausgangsanschluss 719, 729 zugeordnet. Die Zuordnung wird über einen jeweiligen Kopplungsweg 710, 720 (der in 7 lediglich schematisch mit einer Einkreisung mit einer elliptischen gestrichelten Linie angegeben ist) hergestellt, der dem Wegeingangsanschluss 711, 721 eindeutig zugeordnet ist. Folglich ist jeder Wegausgangsanschluss 719, 729 über den jeweiligen Kopplungsweg 710, 720 einem anderen Wegeingangsanschluss 711, 721 eindeutig zugeordnet.
Die Kopplungswege zwischen den Wegeingangsanschlüssen 711, 721 und den Wegausgangsanschlüssen 719, 729 umfassen jeder wenigstens zwei Komparatoren. In einigen Implementierungen ist jeder Kopplungsweg konfiguriert, eine Verbindung zwischen dem Wegeingangsanschluss und dem Wegausgangsanschluss nur durch einen Komparator selektiv herzustellen. In dem in 7 veranschaulichten Beispiel ist der erste Wegeingangsanschluss 711 über einen ersten Kopplungsweg 710 an den ersten Wegausgangsanschluss 719 gekoppelt. Im Allgemeinen umfassen die Kopplungswege für jeden der wenigstens zwei Komparatoren einen zugeordneten Komparatorauswahlschalter, der zwischen den Wegeingangsanschluss und einen zugeordneten der wenigstens zwei Komparatoren gekoppelt ist. Der Komparatorauswahlschalter kann steuerbar sein, um die Verbindung von dem Wegeingangsanschluss zu dem zugeordneten der wenigstens zwei Komparatoren des Kopplungswegs herzustellen. Wie bezüglich des in 7 veranschaulichten Beispiels gezeigt ist, verläuft der erste Kopplungsweg 710 über einen ersten Komparatorauswahlschalter 712 zu einem Abtastknoten 714 des ersten Komparators in dem ersten Komparatorblock 715 und über einen zweiten Komparatorauswahlschalter 722 und einen Eingangsmultiplexer 713 zu einem Abtastknoten 724 des zweiten Komparators in dem zweiten Komparatorblock 725. Im Allgemeinen umfassen in einigen Ausführungsformen die wenigstens zwei Kopplungswege ferner einen Eingangsmultiplexer, der zwischen die Eingangsanschlüsse der wenigstens zwei Kopplungswege und den gemeinsamen Komparator gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann der Eingangsmultiplexer konfiguriert sein, die an den Eingangsanschlüssen der wenigstens zwei Kopplungswege empfangene Eingabe in eine multiplexierte Eingabe auszuwählen, die dem gemeinsamen Komparator bereitgestellt werden soll.
In 7 sind nun der erste Komparatorblock 715 und der zweite Komparatorblock 725 beide über einen ersten Ausgangsmultiplexer 718 an den ersten Wegausgangsanschluss 719 gekoppelt, um den ersten Kopplungsweg 710 zu vervollständigen. Gleichermaßen ist der zweite Wegeingangsanschluss 721 über einen zweiten Kopplungsweg 720 an den zweiten Wegausgangsanschluss 729 gekoppelt. Der zweite Kopplungsweg 720 verläuft über einen dritten Komparatorauswahlschalter 732 und den Eingangsmultiplexer 713 zu dem Abtastknoten 724 des zweiten Komparators in dem zweiten Komparatorblock 725 und über einen vierten Komparatorauswahlschalter 742 zu einem Abtastknoten 734 des dritten Komparators in einem dritten Komparatorblock 735. Der zweite Komparatorblock 725 und der dritte Komparatorblock 735 sind beide über einen zweiten Ausgangsmultiplexer 728 mit dem zweiten Wegausgangsanschluss 729 gekoppelt. Im Allgemeinen ist der Ausgangsmultiplexer konfiguriert, eine von den von den wenigstens zwei Komparatoren empfangenen Ausgaben auszuwählen, um ein multiplexiertes Ausgangssignal zu bilden, das an dem Wegausgangsanschluss bereitgestellt wird.
Im Allgemeinen können wenigstens zwei Kopplungswege einen gemeinsamen Komparator umfassen. Während sowohl der erste Kopplungsweg 710 als auch der zweite Kopplungsweg 720 zwei Komparatoren enthalten, benutzen die beiden Kopplungswege außerdem einen Komparator (den zweiten Komparatorblock 725) gemeinsam. Entsprechend kann eine (in 7 nicht gezeigte) Steuereinheit implementiert sein, die konfiguriert ist, die Einstellungen der Komparatorauswahlschalter 722, 732 zu steuern, um eine Situation, in der der zweite Komparatorblock 725 gleichzeitig in den ersten Kopplungsweg 710 und in den zweiten Kopplungsweg 720 geschaltet sind, wenigstens zu dem Zeitpunkt zu vermeiden, zu dem die erste Eingangssignalspannung VIN_1 und die zweite Eingangssignalspannung VIN_2 an den ersten Wegeingangsanschluss 711 bzw. an den zweiten Wegeingangsanschluss 721 gesetzt sind. Im Allgemeinen kann die Steuereinheit konfiguriert sein, den Komparatorauswahlschalter und/oder den Ausgangsauswahlschalter so zu steuern, um den Kopplungsweg über den gemeinsamen Komparator zwischen dem Wegeingangsanschluss und dem Wegausgangsanschluss selektiv herzustellen oder zu unterbrechen. Die Steuereinheit kann konfiguriert sein, die Komparatorauswahlschalter so zu steuern, dass das multiplexierte Ausgangssignal die Ausgabe von den Komparatoren des Kopplungswegs nahtlos kombiniert. Es kann wenigstens eine Wirkung sein, dass das multiplexierte Ausgangssignal kontinuierlich auf dem Eingangssignal an dem Wegeingangsanschluss basiert, der dem jeweiligen Wegausgangsanschluss zugeordnet ist. Wie oben beschrieben worden ist, kann die Steuereinheit konfiguriert sein, den Komparatorauswahlschalter und/oder den Ausgangsauswahlschalter so zu steuern, dass die kombinierte Ausgabe zu einem Zeitpunkt aus der Ausgabe von nur einem Komparator besteht. In einigen Implementierungen ist die Steuereinheit als eine Zustandsmaschine bereitgestellt.
Im Allgemeinen kann wenigstens einer der wenigstens zwei Komparatoren in einem Kopplungsweg konfiguriert sein, wenigstens in einem ersten Betriebsmodus, in dem der wenigstens eine der wenigstens zwei Komparatoren einen Vergleich ausführt, und in einem zweiten Betriebsmodus, in dem der wenigstens eine der wenigstens zwei Komparatoren ein Rücksetzen, das hier außerdem als ein Auffrischen bezeichnet wird, ausführt, zu arbeiten. Wie bereits oben bezüglich der in dem Beispiel in 7 veranschaulichten Schaltung erörtert worden ist, kann die (in 7 nicht gezeigte) Steuereinheit ferner implementiert sein, die Einstellungen der Komparatorauswahlschalter 712, 722, 732 und 742 zu steuern, um dem ersten Komparatorblock 715, dem zweiten Komparatorblock 725 und/oder dem dritten Komparatorblock 735 einen Zeitraum zum Auffrischen der Referenzkapazität zu ermöglichen, wo eine derartige Kapazität implementiert ist, z. B. in einer Implementierung des jeweiligen Komparators gemäß der beispielhaften Ausführungsform, die in den 1 bis 4 veranschaulicht ist und oben beschrieben worden ist. In der Tat sind in der veranschaulichten Implementierung, während einem Komparatorblock 715 ein Zeitraum für die Auffrischung erlaubt ist, die anderen Komparatorblöcke 725, 735 jeder in einen anderen des ersten Kopplungswegs 710 und des zweiten Kopplungswegs 720 geschaltet. In einigen Implementierungen umfassen im Allgemeinen die wenigstens zwei Kopplungswege einen Ausgangsauswahlschalter, der zwischen den gemeinsamen Komparator und die Wegausgangsanschlüsse der wenigstens zwei Kopplungswege gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist der Ausgangsauswahlschalter steuerbar, um eine Verbindung von dem gemeinsamen Komparator zu einem ausgewählten der Wegausgangsanschlüsse der wenigstens zwei Kopplungswege herzustellen.
8 zeigt eine Tabelle 800, die die Zustände der Schaltung in 7 veranschaulicht, wenn sie z. B. betrieben wird, wie oben beschrieben worden ist. Die Tabelle 800 stellt einen beispielhaften Überblick über die Einstellungen des ersten Komparatorauswahlschalters 712 (der in der Tabelle 800 als COMP_SEL_1 bezeichnet ist), des zweiten Komparatorauswahlschalters 722 (COMP_SEL_2), des dritten Komparatorauswahlschalters 732 (COMP_SEL_3) und des vierten Komparatorauswahlschalters 742 (COMP_SEL_4) bereit. In einer beispielhaften Implementierung, die oben erörtert worden ist, umfasst der Betrieb der Schaltung 700 für jeden Wegeingangsanschluss 711, 721 das selektive Herstellen einer Kopplung über einen Komparator der zwei Komparatorblöcke 715 und 725, 725 und 735, die parallel bereitgestellt sind, um einen Kopplungsweg 710, 720 von dem Wegeingangsanschluss 711, 721 zu einem zugeordneten Ausgangsanschluss 719, 729 herzustellen, wenn die Kopplung über den anderen Komparator unterbrochen wird. Dies ist in der Tabelle 800 veranschaulicht, die einen beispielhaften Überblick über die Zustände des ersten Komparatorblocks 715, des zweiten Komparatorblocks 725 und des dritten Komparatorblocks 735 bereitstellt. In einer ersten Phase (die in der Tabelle 800 als PHASE_1 bezeichnet ist) ist der erste Komparatorauswahlschalter 712 (COMP_SEL_1) offen, während der zweite Komparatorauswahlschalter 722 (COMP_SEL_2) geschlossen ist. Entsprechend befindet sich der erste Komparatorblock 715 (der in der Tabelle 800 als COMP_1 bezeichnet ist) im Lademodus (der in der Tabelle 800 als AUFFRISCHEN bezeichnet ist). Die erste Eingangssignalspannung VIN_1 ist folglich dem zweiten Komparatorblock 725 (COMP_2) bereitgestellt, der sich im Betriebsmodus (der in der Tabelle 800 als ABTASTEN bezeichnet ist) befindet. Unterdessen ist der dritte Komparatorauswahlschalter 732 (COMP_SEL_3) offen. Folglich wird die zweite Eingangssignalspannung VIN_2 von dem ersten Kopplungsweg 710 ferngehalten. Der vierte Komparatorauswahlschalter 742 (COMP_SEL_4) ist geschlossen, wodurch die zweite eingegebene Eingangssignalspannung VIN_2 dem dritten Komparatorblock 735 (COMP_3) bereitgestellt ist, der sich im Betriebsmodus (ABTASTEN) befindet.
In einigen Ausführungsformen ist jedoch der zweite Komparatorblock 725 konfiguriert, den ersten Komparatorblock 715 und/oder den dritten Komparatorblock 735 betriebstechnisch zu ergänzen. Dies ist in den anderen Phasen (PHASE_2 und PHASE_3) zu sehen. In der zweiten Phase (PHASE_2) sind der erste Komparatorauswahlschalter 712 und der vierte Komparatorauswahlschalter 742 geschlossen, während der zweite Komparatorauswahlschalter 722 und der dritte Komparatorauswahlschalter 732 offen sind. Entsprechend befinden sich der erste Komparatorblock 715 und der dritte Komparatorblock 735 im Betriebsmodus (ABTASTEN), während sich der zweite Komparatorblock 725 im Lademodus (AUFFRISCHEN) befindet. Ferner ist in einer dritten Phase (PHASE_3) der vierte Komparatorauswahlschalter 742 offen, während der dritte Komparatorauswahlschalter 732 geschlossen ist. Entsprechend befindet sich der dritte Komparatorblock 735 (COMP_3) im Lademodus (AUFFRISCHEN). Die zweite Eingangssignalspannung VIN_2 wird folglich dem zweiten Komparatorblock 525 (COMP_2) bereitgestellt, der sich im Betriebsmodus (ABTASTEN) befindet. Unterdessen ist der zweite Komparatorauswahlschalter 722 offen. Folglich wird die erste Eingangssignalspannung VIN_1 von dem zweiten Kopplungsweg 720 ferngehalten. Der erste Komparatorauswahlschalter 712 ist geschlossen, wodurch die erste eingegebene Eingangssignalspannung VIN_1 dem ersten Komparatorblock 715 (COMP_1) bereitgestellt wird, der sich im Betriebsmodus befindet. Es kann wenigstens eine Wirkung sein, dass, solange wie die Schaltung 700 gemäß einem der oben erwähnten Modi betrieben wird, im ersten Kopplungsweg 710 der erste Ausgangsmultiplexer 718 entweder von dem ersten Komparatorblock 715 oder von dem zweiten Komparatorblock 725 eine Ausgangssignalspannung VOUT_1 im Wesentlichen kontinuierlich empfangen kann, die dem ersten Wegausgangsanschluss 719 bereitgestellt wird, die auf der ersten Eingangssignalspannung VIN_1 basiert. Gleichermaßen kann im zweiten Kopplungsweg 720 der zweite Ausgangsmultiplexer 728 entweder von dem zweiten Komparatorblock 725 oder von dem dritten Komparatorblock 735 eine Ausgangssignalspannung VOUT_2 im Wesentlichen kontinuierlich empfangen, die dem zweiten Wegausgangsanschluss 729 bereitgestellt wird, die auf dem zweiten Eingangssignal VIN_2 basiert.
In einer vierten Phase (PHASE_4) sind der erste Komparatorauswahlschalter 712, der dritte Komparatorauswahlschalter 732 und der vierte Komparatorauswahlschalter 742 geschlossen, während der zweite Komparatorauswahlschalter 722 offen ist. Der erste Kopplungsweg 710 verwendet den ersten Komparatorblock 715, um die erste Ausgangssignalspannung VOUT_1 zu bilden. Im Hinblick auf den zweiten Kopplungsweg 720 werden sowohl der zweite Komparatorblock 725 als auch der dritte Komparatorblock 735 verwendet, wobei der zweite Ausgangsmultiplexer 728 eine Ausgangssignalspannung VOUT_2 entweder von dem zweiten Komparatorblock 725 oder von dem dritten Komparatorblock 735 auswählen kann, die dem zweiten Wegausgangsanschluss 729 bereitgestellt wird. Der Betrieb des zweiten Kopplungswegs 720 ist folglich ähnlich zu dem Betrieb während der vierten Phase PHASE_4 nach Tabelle 600 in 6, der oben bezüglich 5 erörtert worden ist. In einigen Implementierungen kann eine (in 7 nicht gezeigte) Logikschaltung die Ausgangssignalspannung VOUT_2 auf einer logischen Kombination, z. B. einer UND-Kombination, des von dem zweiten Komparatorblock 725 bereitgestellten Ausgangssignals und des von dem dritten Komparatorblock 735 bereitgestellten Ausgangssignals basieren.
In einer fünften Phase (PHASE_5) sind der erste Komparatorauswahlschalter 712 und der vierte Komparatorauswahlschalter 742 wie in der vierten Phase (PHASE_4) geschlossen, wobei aber der dritte Komparatorauswahlschalter 732 offen ist und der zweite Komparatorauswahlschalter 722 geschlossen ist. Der Unterschied zum Betrieb in der vierten Phase (PHASE_4) ist folglich, dass die Relief des ersten Kopplungswegs 710 und des zweiten Kopplungswegs 720 vertauscht sind. In einer Implementierung können die vierte und/oder die fünfte Phase Übergangsphasen sein, die während eines Übergangs zwischen der ersten und der zweiten Phase und/oder während eines Übergangs zwischen der zweiten und der dritten Phase und/oder während eines Übergangs zwischen der dritten und der ersten Phase auftreten. Es sollte erkannt werden, dass die Formulierung 'Übergang', wie sie hier verwendet wird, nicht als einschränkend bezüglich der relativen Länge zu verstehen ist, insbesondere sollte eine Dauer der Übergangsphase (PHASE_4, PHASE_5) viel kürzer als eine Dauer der anderen Phasen (PHASE_1, PHASE_2, PHASE_3) sein. Ferner sollte die aufeinanderfolgende Nummerierung nicht als einschränkend verstanden werden. Eine Übergangsphase könnte z. B. außerdem implementiert sein, so dass sie zwischen der dritten Phase und der zweiten Phase auftritt oder zwischen der dritten Phase und der ersten Phase auftritt oder zwischen der zweiten Phase und der ersten Phase auftritt.
9 zeigt eine schematische graphische Darstellung, die eine Schaltung 900 in einer vierten Ausführungsform veranschaulicht. Die Schaltung 900 ist konfiguriert, mehrere Eingangssignalspannungen VIN_1, VIN_2, VIN_3 unter Verwendung mehrerer zugeordneter Schwellenspannungen zu verarbeiten. Die Schaltung 900 umfasst einen ersten Wegeingangsanschluss 911, einen zweiten Wegeingangsanschluss 921 und einen dritten Wegeingangsanschluss 931, die über mehrere Komparatoren (in dem in 9 veranschaulichten Beispiel sind dies ein erster Komparatorblock 915, ein zweiter Komparatorblock 925, ein dritter Komparatorblock 935 und ein vierter Komparatorblock 945, die parallel angeordnet sind) mit einem ersten Wegausgangsanschluss 919, einem zweiten Wegausgangsanschluss 929 und einem dritten Wegausgangsanschluss 939 verbunden sind. Die Schaltung 900 ähnelt sowohl der als ein Beispiel in 7 veranschaulichten Schaltung 700 als auch der als ein grundlegendes Beispiel in 5 veranschaulichten Schaltung 500. Insbesondere sollte angegeben werden, dass die Anzahl der Komparatorblöcke 915, 925, 935, 945 (vier in dem Beispiel nach 9 wie angenommen drei im Beispiel nach 7) die Anzahl der Eingangsanschlüsse 911, 921, 931, die an die Wegausgangsanschlüsse 919, 929, 939 gekoppelt sind, um eins übersteigt. Im Allgemeinen ist jeder der Eingangsanschlüsse 911, 921, 931 über einen Kopplungsweg 910, 920, 930, von denen jeder einem der Wegeingangsanschlüsse 911, 921, 931 eindeutig zugeordnet ist, einem anderen Wegausgangsanschluss 919, 929, 939 zugeordnet, wodurch jeder Wegausgangsanschluss 919, 929, 939 über den jeweiligen Kopplungsweg 910, 920, 930 eindeutig einem anderen Eingangsweg-Eingangsanschluss 911, 921, 931 zugeordnet ist. Die Struktur der beispielhaften Schaltung 900 ist zu der Struktur der beispielhaften Schaltungen 500 und 700, die oben ausführlich erörtert worden sind, konzeptionell ähnlich. Deshalb wird nun auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet. Stattdessen wird auf die oben beschriebenen Beispiele verwiesen.
10 zeigt eine Tabelle 1000, die einige beispielhafte Zustände der Schaltung in 9 veranschaulicht, wenn sie z. B. betrieben wird, wie oben beschrieben worden ist. Die Tabelle 1000 stellt einen beispielhaften Überblick über die Einstellungen der sechs Komparatorauswahlschalter 912, 922, 932, 942, 952, 962 (die in der Tabelle 1000 als COMP_SEL_1, ..., COMP_SEL_6 bezeichnet sind) bereit. In einer beispielhaften Implementierung umfasst der Betrieb der Schaltung 900 für jeden Eingangsanschluss 911, 921, 931 das selektive Herstellen einer Kopplung über einen in einem Paar von Komparatorblöcken 915 und 925, 925 und 935, 935 und 945, die parallel bereitgestellt sind, um paarweise einen Kopplungsweg 910, 920, 930 von dem Eingangsanschluss 911, 921, 931 zu einem zugeordneten Ausgangsanschluss 919, 929, 939 zu bilden, während die Kopplung über den anderen Komparatorblock in dem jeweiligen Paar unterbrochen wird. Dies ist in der Tabelle 1000 veranschaulicht, die einen beispielhaften Überblick über die Zustände des ersten bis vierten Komparatorblocks 915, 925, 935 und 945 bereitstellt. In einer ersten Phase (die in der Tabelle 800 als die PHASE_1 bezeichnet ist) ist der erste Komparatorauswahlschalter 912 offen, während der zweite Komparatorauswahlschalter 922 geschlossen ist. Entsprechend befindet sich der erste Komparatorblock 915 (COMP_1) im Lademodus (AUFFRISCHEN). Folglich wird die erste Eingangssignalspannung VIN_1 dem zweiten Komparatorblock 925 (COMP_2) bereitgestellt, der sich im Betriebsmodus (ABTASTEN) befindet. Folglich verwendet während der ersten Phase der erste Kopplungsweg 910 (der in der Tabelle 1000 als PATH_1 bezeichnet ist) den zweiten Komparatorblock 925 (COMP_2), aber nicht den ersten Komparatorblock 915. Unterdessen ist der dritte Komparatorauswahlschalter 932 offen. Folglich wird die zweite Eingangssignalspannung VIN_2 von dem ersten Kopplungsweg 910 ferngehalten. Der vierte Komparatorauswahlschalter 942 ist geschlossen, wodurch die zweite eingegebene Eingangssignalspannung VIN_2 dem dritten Komparatorblock 935 (COMP_3) bereitgestellt wird, der sich im Betriebsmodus befindet. Folglich verwendet während der ersten Phase der zweite Kopplungsweg 920 (PATH_2) den dritten Komparatorblock 935 (COMP_3), aber nicht den zweiten Komparatorblock 925. Ähnlich ist der fünfte Komparatorauswahlschalter 952 offen. Folglich wird die dritte Eingangssignalspannung VIN_3 von dem zweiten Eingangskopplungsweg 920 ferngehalten. Der sechste Komparatorauswahlschalter 962 ist geschlossen, wodurch die dritte eingegebene Eingangssignalspannung VIN_3 dem vierten Komparatorblock 945 (COMP_4) bereitgestellt wird, der sich im Betriebsmodus befindet. Folglich verwendet während der ersten Phase der dritte Kopplungsweg 930 (PATH_3) den vierten Komparatorblock 945 (COMP_4), aber nicht den dritten Komparatorblock 935.
Wie oben bezüglich der 7 und 8 beschrieben worden ist, kann in einigen Ausführungsformen der zweite Komparatorblock 925 konfiguriert sein, den ersten Komparatorblock 915 und/oder den dritten Komparatorblock 935 betriebstechnisch zu ergänzen. In der in 9 veranschaulichten Ausführungsform kann ferner der dritte Komparatorblock 935 konfiguriert sein, den zweiten Komparatorblock 925 und/oder den vierten Komparatorblock 945 betriebstechnisch zu ergänzen. Nun wird ein beispielhafter Betrieb der ersten bis vierten Phasen (PHASE_1, PHASE_2, PHASE_3, PHASE_4) erörtert. Während der ersten Phase (PHASE_1) befindet sich der zweite Komparatorblock 925 (COMP_2) im Betriebsmodus (ABTASTEN), wobei er im ersten Kopplungsweg 910 (PATH_1) verwendet wird, wodurch sich der erste Komparatorblock 915 (COMP_1) im Lademodus (AUFFRISCHEN) befinden kann, um z. B. seine Kapazitäten wieder aufzuladen. Während der dritten Phase (PHASE_3) befindet sich der zweite Komparatorblock 925 (COMP_2) im Betriebsmodus (ABTASTEN), wobei er im zweiten Kopplungsweg 920 (PATH_2) verwendet wird, wodurch sich der dritte Komparatorblock 935 (COMP_3) im Lademodus (REFERESH) befinden kann, um z. B. seine Kapazitäten wieder aufzuladen. Im Gegensatz ist während der zweiten Phase (PHASE_2) der zweite Komparatorblock 925 von irgendeiner Eingangssignalspannung abgeschnitten, weil der zweite Komparatorauswahlschalter 922 (COMP_SEL_2) und der dritte Komparatorauswahlschalter 932 (COMP_SEL_3) beide offen sind. Dadurch kann sich der zweite Komparatorauswahlblock 925 (COMP_2) im Lademodus (AUFFRISCHEN) befinden, um z. B. seine Kapazitäten wieder aufzuladen. Immer noch während der zweiten Phase (PHASE_2) befindet sich der dritte Komparatorblock 935 (COMP_3) im Betriebsmodus (ABTASTEN), wobei er im zweiten Kopplungsweg 920 (PATH_2) verwendet wird, wodurch sich der zweite Komparatorblock 925 (COMP_2) im Lademodus (AUFFRISCHEN) befinden kann, um z. B. seine Kapazitäten wieder aufzuladen. Während der vierten Phase (PHASE_4) befindet sich der dritte Komparatorblock 935 (COMP_3) im Betriebsmodus (ABTASTEN), wobei er im dritten Kopplungsweg 930 (PATH_3) verwendet wird, wodurch sich der vierte Komparatorblock 945 (COMP_4) im Lademodus (AUFFRISCHEN) befinden kann, um z. B. seine Kapazitäten wieder aufzuladen. Im Gegensatz ist während der dritten Phase (PHASE_3) der dritte Komparatorblock 935 von irgendeiner Eingangssignalspannung abgeschnitten, weil der vierte Komparatorauswahlschalter 942 (COMP_SEL_4) und der fünfte Komparatorauswahlschalter 952 (COMP_SEL_5) beide offen sind. Dadurch kann sich der dritte Komparatorblock 935 (COMP_3) im Lademodus (AUFFRISCHEN) befinden, um z. B. seine Kapazitäten wieder aufzuladen. Während jeder der Komparatorblöcke 915, 925, 935, 945 nicht kontinuierlich im Betriebsmodus arbeitet, wird folglich dennoch eine kontinuierliche Ausgangssignalspannung VOUT_1, VOUT_2, VOUT_3 basierend auf einer zugeordneten Eingangssignalspannung VIN_1, VIN_2, VIN_3 für jeden Kopplungsweg 910, 920, 930 bereitgestellt.
Im Allgemeinen wird hier ein Verfahren zum Verarbeiten wenigstens einer Eingangssignalspannung in einer Schaltung offenbart. Die Schaltung umfasst, wie bezüglich der Beispiele, die oben beschriebenen worden und in den 5, 7 und 9 veranschaulicht sind, beschrieben worden ist, wenigstens einen Wegeingangsanschluss, der über mehrere Komparatoren an wenigstens einen Wegausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei die mehreren Komparatoren mehr Komparatoren umfassen, als es Wegeingangsanschlüsse gibt, die an die Wegausgangsanschlüsse gekoppelt sind. Das Verfahren umfasst für jeden Wegeingangsanschluss das selektive Herstellen einer Kopplung über einen Komparator von zwei parallel bereitgestellten Komparatoren, um einen Kopplungsweg von dem Wegeingangsanschluss zu einem zugeordneten Wegausgangsanschluss zu bilden, während die Kopplung über den anderen Komparator unterbrochen wird. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das gemeinsame Benutzen des einen Komparators zwischen wenigstens einem ersten Kopplungsweg von einem ersten Wegeingangsanschluss zu einem ersten Wegausgangsanschluss und einem zweiten Kopplungsweg von einem zweiten Wegeingangsanschluss zu einem zweiten Wegausgangsanschluss. In einigen Implementierungen umfasst im zweiten Kopplungsweg das Herstellen der Kopplung über den einen Komparator in dem ersten Kopplungsweg das Unterbrechen der Kopplung über den einen Komparator und in dem ersten Kopplungsweg das Herstellen der Kopplung über den anderen Komparator. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner während des Unterbrechens der Kopplung über den anderen Komparator das Laden einer Referenzkapazität, die an einen Abtastknoten des anderen Komparators gekoppelt ist.
Die Anordnungen und Prozeduren der beschriebenen Implementierungen können in einem Sensorsystem, einem Spezialrechner, einem programmierten Mikroprozessor oder Mikrocontroller und in einem peripheren integrierten Schaltungselement(en), einer ASIC oder einer anderen integrierten Schaltung, einem digitalen Signalprozessor einer flashbaren Vorrichtung, einer festverdrahteten Elektronik- oder Logikschaltung, wie z. B. als eine Schaltung in diskreten Elementen, einer programmierbaren Logikvorrichtung, wie z. B. einer PLD, PLA, FPGA, PAL, einem Modem, einem Sender/Empfänger, irgendeiner vergleichbaren Vorrichtung oder dergleichen implementiert sein. Die offenbarten Anordnungen können teilweise oder vollständig in Hardware unter Verwendung von Logikschaltungen oder einer VLSI-Bauform implementiert sein.
In der obigen Beschreibung der beispielhaften Implementierungen sind für die Zwecke der Erklärung spezifische Zahlen, Materialkonfigurationen und andere Einzelheiten dargelegt, um die Erfindung, wie sie beansprucht ist, besser zu erklären. Es ist jedoch für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich, dass die beanspruchte Erfindung unter Verwendung anderer Einzelheiten als der hier beschriebenen beispielhaften Einzelheiten praktiziert werden kann. Die hier erörterten beispielhaften Implementierungen/Ausführungsformen können verschiedene zusammengestellte Komponenten aufweisen; es sollte jedoch erkannt werden, dass die Komponenten der Anordnungen in eine oder mehrere Vorrichtungen kombiniert werden können. Die Formulierungen 'Schaltungsblock' und 'Schaltungsabschnitt', wie sie hier verwendet werden, sollten funktional verstanden werden. Deshalb kann in einigen Implementierungen ein Schaltungsblock strukturell als solcher in einer Schaltungsanordnung eines Produkts erscheinen; wobei die Elemente des Schaltungsblocks an verschiedenen Orten der Schaltungsanordnung des Produkts verteilt sein können. Gleichermaßen kann ein Schaltungsabschnitt verteilt sein.
Das Wort 'beispielhaft', wie es hier verwendet wird, bedeutet als ein Beispiel, ein Fall oder eine Veranschaulichung dienend. Irgendein Aspekt oder irgendeine Bauform, der bzw. die hier als 'beispielhaft' beschrieben ist, ist nicht notwendigerweise als gegenüber anderen Aspekten oder Bauformen bevorzugt oder vorteilhaft auszulegen. Stattdessen ist die Verwendung des Wortes beispielhaft vorgesehen, die Konzepte und Techniken in einer konkreten Weise darzustellen. Der Begriff 'Techniken' kann sich z. B. auf ein oder mehrere Geräte, eine oder mehrere Vorrichtungen, ein oder mehrere Systeme, ein oder mehrere Verfahren, ein oder mehrere Herstellungsartikel und/oder ein oder mehrere computerlesbaren Anweisungen, wie es durch den hier beschriebenen Kontext angegeben ist, beziehen.
Die Begriffe 'gekoppelt' und 'verbunden', wie sie hier verwendet werden, können verwendet worden sein, um zu beschreiben, wie verschiedene Elemente verbunden sind. Wenn es nicht ausdrücklich dargelegt ist oder wenigstens anderweitig impliziert ist, kann ein derartiges beschriebenes Verbinden verschiedener Elemente entweder direkt oder indirekt sein.
Die Begriffe 'aufweisend', 'enthaltend', 'umfassend', 'mit' oder deren Varianten und ähnliche Begriffe, wie sie hier verwendet werden, sind offene Begriffe, die inklusiv vorgesehen sind. Diese Begriffe geben das Vorhandensein der dargelegten Elemente oder Merkmale an, wobei sie aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen.
Die Begriffe wie z. B. 'erster', 'zweiter' und dergleichen, wie sie hier verwendet werden, werden außerdem verwendet, um verschiedene Elemente, Bereiche, Abschnitte usw. zu beschreiben, wobei sie außerdem nicht als einschränkend vorgesehen sind. Wo oben einige Implementierungen bezüglich einer ersten und einer zweiten Funktionalität beschrieben worden sind, können andere Implementierungen, die nicht veranschaulicht sind, nur die erste Funktionalität (und nicht die zweite Funktionalität) enthalten oder können nur die zweite Funktionalität (und nicht die erste Funktionalität) enthalten.
Die Formulierung 'kontinuierlich ausführen', wie sie hier verwendet wird, ist nicht notwendigerweise als unbedingt 'immer' zu verstehen. Die Bedingungen, wie z. B. eine Voraussetzung für einen bestimmten kontinuierlichen Betriebsmodus, können definiert sein, um als eine Anforderung für eine kontinuierliche Ausführung erfüllt zu sein. Die kontinuierliche Ausführung kann so definiert sein, dass sie andauert, solange wie die Bedingungen erfüllt sind. Eine Bedingung kann die Aktivierung eines kontinuierlichen Betriebsmodus sein, der eine vorgegebene Bedingung für die Deaktivierung aufweist, wie z. B. den Abschluss einer vorgegebenen Dauer.
Der Begriff 'oder', wie er hier verwendet wird, ist vorgesehen, ein inklusives 'oder' anstatt ein exklusives 'oder' zu bedeuten. Das heißt, wenn es nicht anderweitig spezifiziert ist oder aus dem Kontext klar ist, ist vorgesehen, dass 'X verwendet A oder B' irgendeine der natürlichen inklusiven Permutationen bedeutet. Das heißt, wenn X A verwendet; X B verwendet; oder X sowohl A als auch B verwendet, dann ist unter jedem der vorhergehenden Fälle 'X verwendet A oder B' erfüllt.
Die Artikel 'ein' und 'eine', wie sie hier verwendet werden, sollten im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass sie 'ein oder mehrere' bedeuten, wenn es nicht anderweitig spezifiziert ist oder aus dem Kontext klar ist, dass sie auf eine Einzahlform gerichtet sind.
Die Formulierung 'Rücksetzen', wie sie hier verwendet wird, umfasst das Wiederaufladen der Kapazitäten, um die Ladung zu ersetzen, die z. B. während des ersten Betriebsmodus aus der Kapazität entwichen ist; ein Wiederaufladen der Kapazitäten wird außerdem als eine 'Kapazitätsauffrischung bezeichnet. Ein Rücksetzen kann außerdem eine Neueinstellung umfassen, um z. B. einer Fluktuation des Komparatorversatzes aufgrund einer Änderung der Temperatur des Komparators Rechnung zu tragen. Ein Rücksetzen kann in einigen Fällen außerdem eine Neukonfiguration der Referenzkapazität enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann eine programmierbare Logikvorrichtung (z. B. eine feldprogrammierbare Gatteranordnung) verwendet werden, um einige oder alle der Funktionalitäten der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. In einigen Ausführungsformen kann eine feldprogrammierbare Gatteranordnung mit einem Mikroprozessor zusammenarbeiten, um eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Im Allgemeinen können die Verfahren durch irgendeine Hardware-Vorrichtung ausgeführt werden.
Während die Erfindung bezüglich einer oder mehrerer Implementierungen veranschaulicht und beschrieben worden ist, können Änderungen und/oder Modifikationen an den veranschaulichten Beispielen vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Speziell in Hinsicht auf die durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) ausgeführten verschiedenen Funktionen ist vorgesehen, dass die Begriffe (einschließlich einer Bezugnahme auf 'Mittel'), die verwendet werden, um derartige Komponenten zu beschreiben, irgendeiner Komponente oder Struktur, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (die z. B. funktional äquivalent ist), entsprechen, wenn es nicht anders angegeben ist, selbst wenn sie zu der offenbarten Struktur, die die Funktion in den hier veranschaulichten beispielhaften Implementierungen der Erfindung ausführt, nicht strukturell äquivalent ist. Es sollte erkannt werden, dass die Merkmale der hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, wenn es nicht spezifisch anders angegeben ist.

Claims

Schaltung zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung, umfassend: eine zwischen einen Eingangsknoten der Schaltung und einen Abtastknoten eines Komparators gekoppelte Eingangskapazität; und eine mit dem Abtastknoten des Komparators gekoppelte Referenzkapazität.
Schaltung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen zwischen den Abtastknoten und einen Referenzknoten des Komparators gekoppelten Gleichtaktschalter, wobei die Schaltung dafür ausgelegt ist, dass die Eingangskapazität auf eine Referenzeingangsspannung gesetzt ist, während der Gleichtaktschalter geschlossen ist.
Schaltung nach Anspruch 2, wobei die Schaltung dafür ausgelegt ist, dass der Eingangsknoten auf die Eingangssignalspannung gesetzt ist, während der Gleichtaktschalter offen ist.
Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schaltung dafür ausgelegt ist, dass die Eingangskapazität auf die Referenzeingangsspannung gesetzt ist, während die Referenzkapazität geladen wird.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Referenzkapazität mehrere Kapazitäten umfasst und wobei mindestens eine Kapazität der mehreren Kapazitäten als geschaltete Kapazität vorgesehen ist, die selektiv steuerbar ist, um die mehreren Kapazitäten zu konfigurieren.
Schaltung nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine geschaltete Kapazität über einen ersten Pegelschalter mit einem ersten Pegelreferenzknoten gekoppelt ist und über einen zweiten Pegelschalter mit einem zweiten Pegelreferenzknoten gekoppelt ist und wobei der erste Pegelschalter und/oder der zweite Pegelschalter selektiv gesteuert werden können, um die Referenzkapazität zu konfigurieren.
Schaltung nach Anspruch 6, wobei der erste Pegelschalter und der zweite Pegelschalter dafür ausgelegt sind, nicht gleichzeitig geschlossen oder gleichzeitig offen zu sein.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei der erste Pegelschalter und der zweite Pegelschalter integriert sind, um einen Wechselschalter zu bilden, der dafür ausgelegt ist, eine Verbindung zwischen der geschalteten Kapazität und entweder dem ersten Pegelreferenzknoten oder dem zweiten Pegelreferenzknoten herzustellen.
Schaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Schaltung ferner Folgendes umfasst: eine Steuereinheit geschalteter Kapazität, die dafür ausgelegt ist, die mindestens eine geschaltete Kapazität zu steuern.
Schaltung nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit geschalteter Kapazität dafür ausgelegt ist, die Steuerung der mindestens einen geschalteten Kapazität auf einer Komparator-Ausgangssignalspannung basieren zu lassen, die gebildet wird, wenn der Eingangsknoten auf die Referenzeingangsspannung gesetzt ist.
Schaltung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Steuereinheit geschalteter Kapazität dafür ausgelegt ist, die geschaltete Kapazität so zu steuern, dass am Abtastknoten eine Komparatoroffsetspannung kompensiert wird.
Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Steuereinheit geschalteter Kapazität dafür ausgelegt ist, die geschaltete Kapazität so zu steuern, dass eine effektive Schwellenspannung auf einen vorbestimmten Wert gesetzt wird.
Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Steuereinheit geschalteter Kapazität dafür ausgelegt ist, den Gleichtaktschalter so zu steuern, dass der Gleichtaktschalter geschlossen ist, während der erste Pegelschalter geschlossen ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Steuereinheit dafür ausgelegt ist, dass die Referenzkapazität wiederholt geladen wird.
Schaltung nach Anspruch 14, wobei die Steuereinheit dafür ausgelegt ist, dass die Referenzkapazität periodisch geladen wird.
Schaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, wobei eine Differenz zwischen einer Spannung an dem ersten Pegelreferenzknoten und einer Spannung an dem zweiten Pegelreferenzknoten auf einer Bandabstandspannung basiert.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, ferner umfassend: einen Eingangsanschluss, der dafür ausgelegt ist, auf die Eingangssignalspannung gesetzt zu werden, und einen zwischen den Eingangsanschluss und den Eingangsknoten gekoppelten Eingangsschalter.
Schaltung nach Anspruch 17, wobei der Eingangsschalter dafür ausgelegt ist, während einer Ladephase des Ladens der Eingangskapazität und der Referenzkapazität offen und während einer Betriebsphase der Schaltung geschlossen zu sein.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, ferner umfassend: einen Referenzanschluss, der dafür ausgelegt ist, auf eine Referenzeingangsspannung gesetzt zu werden, und einen zwischen den Referenzanschluss und den Einlassknoten gekoppelten Referenzschalter, wobei der Referenzschalter dafür ausgelegt ist, geschlossen zu sein, während der Gleichtaktschalter geschlossen ist.
Schaltung nach Anspruch 19, wobei der Referenzanschluss dafür ausgelegt ist, auf eine Massespannung gesetzt zu werden.
Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, wobei der Abtastknoten des Komparators über den Gleichtaktschalter mit einem Vorspannungs-Ausgangsknoten des Komparators gekoppelt ist.
Verfahren zum Verarbeiten einer Eingangssignalspannung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Konfigurieren einer Referenzkapazität, die an einem Abtastknoten mit einer Eingangskapazität gekoppelt ist; Laden der Referenzkapazität während einer Ladephase auf eine erste Pegelreferenzspannung; Setzen der Eingangskapazität auf eine Eingangssignalspannung während einer Betriebsphase, um an dem Abtastknoten eine Abtastspannung zu erhalten; und Bilden eines Digitalsignals, das eine Differenz zwischen der Abtastspannung und einer Schwellenspannung repräsentiert, die positiv oder negativ ist.
Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend: Laden der Eingangskapazität während der Ladephase auf einen Referenzeingangsspannungspegel.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, ferner umfassend: Konfigurieren der Referenzkapazität während der Ladephase so, dass am Abtastknoten eine Komparatoroffsetspannung kompensiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, ferner umfassend: selektives Setzen der Referenzkapazität auf eine zweite Pegelreferenzspannung, wobei die zweite Pegelreferenzspannung unter der ersten Pegelreferenzspannung liegt und die Eingangssignalspannung über der Referenzeingangsspannung liegt oder wobei die zweite Pegelreferenzspannung über der ersten Pegelreferenzspannung liegt und die Eingangssignalspannung unter der Referenzeingangsspannung liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei eine Differenz zwischen der ersten Pegelspannung und der zweiten Pegelspannung auf einer Bandabstandspannung basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, ferner umfassend: Rückkoppeln einer Ausgangsspannung auf der Basis des Digitalsignals zum Abtastknoten während der Ladephase.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, ferner umfassend: Verwenden eines Differenz-Komparators, wobei der Abtastknoten des Komparators ein erster Abtastknoten ist und der Komparator einen zweiten Abtastknoten umfasst, und Bilden des Digitalsignals so, dass es eine Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Abtastknoten repräsentiert, die positiv oder negativ ist.