DE112012002918T5

DE112012002918T5 - Vorrichtung und Verfahren zur Reduzierung von Common-Mode-Fehlern

Info

Publication number: DE112012002918T5
Application number: DE112012002918.6T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Kusuda; Gary Robert Carreau; Michael C. Coln
Original assignee: Analog Devices Inc
Current assignee: Analog Devices Inc
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: CN103621029A; CN103621029B; US20130015322A1; DE112012002918B4; WO2013009561A1; KR101603679B1; US9123104B2; US20140193090A1; KR20140007008A

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Common-Mode-Fehler-Reduzierung. Eine integrierte Schaltung umfasst mehrere Signalkanäle (2a–2c), einen ersten Proxy-Kanal (4) und einen Subtraktionsblock (6a–6c). Die Signalkanäle sind dazu ausgelegt, mehrere Eingangssignale zu empfangen und mehrere Ausgangssignale zu erzeugen, und jeder der Signalkanäle weist eine im Wesentlichen ähnliche Schaltungstopologie auf. Der erste Proxy-Kanal weist eine im Wesentlichen ähnliche Schaltungstopologie auf wie die mehreren Signalkanäle und weist eine Signalausgabe auf, die im Verhältnis zu einem Common-Mode-Fehler der Signalkanäle variieren kann. Der Subtraktionsblock ist dazu ausgelegt, unter Verwendung der Signalausgabe des ersten Proxy-Kanals mehrere modifizierte Ausgangssignale zu erzeugen, um die Common-Mode-Fehler der mehreren Ausgangsignalkanäle zu reduzieren.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf elektronische Geräte und insbesondere auf elektronische Systeme, die Signalkanäle umfassen.
Beschreibung des Standes der Technik
Bestimmte elektronische Systeme können Signalkanäle für die Verarbeitung von Signalen umfassen. Ein Abbildungssystem, zum Beispiel, kann eine integrierte Schaltung (IC) mit Signalkanälen für die Verarbeitung von Signalen umfassen, die von Bildsensoren empfangen werden. Die Signalkanäle können einen Common-Mode-Fehler aufweisen, der aus einer Mehrzahl von Quellen herrühren kann, wie z. B. aus Common-Mode-Rauschen und/oder aus mit den Signalkanälen verknüpften systematischen Offsets.
Common-Mode-Fehler können die Integrität der mithilfe der Signalkanäle verarbeiteten Daten beeinträchtigen. Zum Beispiel kann ein Common-Mode-Fehler der Signalkanäle in einem Abbildungssystem zu Fehlern von Zeile zu Zeile führen, durch die in Abbildungen, die unter Verwendung des Abbildungssystems erzeugt wurden, sichtbare Artefakte entstehen. Bei bestimmten Anwendungen ist eine Reduzierung des Common-Mode-Fehlers durch differentielle Signalisierung und/oder Vergrößerung der Schaltungsfläche und/oder Erhöhung der Leistungsaufnahme keine sinnvolle Lösung.
Es besteht ein Bedarf an einer verbesserten Signalverarbeitung in elektronischen Systemen, die Signalkanäle umfassen. Darüber hinaus besteht ein Bedarf daran, Common-Mode-Fehler in für Signalverarbeitungszwecke eingesetzten Schaltungen zu reduzieren.
DARSTELLUNG
In einer Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung eine integrierte Schaltung. Die integrierte Schaltung umfasst mehrere Signalkanäle, die dazu ausgelegt sind, mehrere Eingangssignale zu empfangen und die mehreren Eingangssignale zu verarbeiten, um mehrere Ausgangssignale zu erzeugen. Die mehreren Signalkanäle weisen jeweils eine zueinander im Wesentlichen ähnliche Schaltungstopologie auf. Die integrierte Schaltung umfasst ferner einen ersten Proxy-Kanal mit einer im Wesentlichen ähnlichen Schaltungstopologie wie die mehreren Signalkanäle. Der erste Proxy-Kanal ist dazu ausgelegt, ein erstes Proxy-Ausgangssignal zu erzeugen, das einem Common-Mode-Rauschen der mehreren Signalkanäle zugeordnet ist. Die integrierte Schaltung umfasst ferner einen Subtraktionsblock, der dazu ausgelegt ist, das Proxy-Ausgangssignal von den mehreren Ausgangssignalen zu subtrahieren, um mehrere modifizierte Ausgangssignale zu erzeugen, so dass ein Common-Mode-Fehler der mehreren Ausgangssignale reduziert wird.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Reduzierung von Common-Mode-Fehlern bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Verarbeiten von mehreren Eingangssignalen unter Verwendung von mehreren Signalkanälen, um mehrere Ausgangssignale zu erzeugen. Die mehreren Signalkanäle schließen jeweils zueinander im Wesentlichen ähnliche elektrische Schaltungen ein. Das Verfahren umfasst ferner Erzeugen eines Proxy-Ausgangssignals unter Verwendung eines ersten Proxy-Kanals, der eine im Wesentlichen ähnliche elektrische Schaltungsanordnung einschließt wie die mehreren Signalkanäle. Das Proxy-Ausgangssignal ist einem Common-Mode-Rauschen der mehreren Signalkanäle zugeordnet. Das Verfahren umfasst ferner Erzeugen von mehreren modifizierten Ausgangssignalen unter Verwendung des Proxy-Ausgangssignals des ersten Proxy-Kanals, um die mehreren Ausgangssignale zu modifizieren, so dass ein Common-Mode-Fehler reduziert wird.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung eine integrierte Schaltung. Die integrierte Schaltung umfasst mehrere Signalkanäle, die dazu ausgelegt sind, mehrere Eingangssignalen zu empfangen und die mehreren Eingangssignale zu verarbeiten um mehrere Ausgangssignale zu erzeugen. Die mehreren Signalkanäle weisen jeweils eine im Wesentlichen zueinander ähnliche Schaltungstopologie auf. Die integrierte Schaltung umfasst ferner einen Proxy-Kanal, der eine im Wesentlichen ähnliche Schaltungstopologie aufweist, wie die mehreren Signalkanäle. Der Proxy-Kanal ist dazu ausgelegt, ein Proxy-Ausgangssignal zu erzeugen, das einem Common-Mode-Rauschen der mehreren Signalkanäle zugeordnet ist. Die integrierte Schaltung umfasst ferner eine Einrichtung zum Subtrahieren des Proxy-Ausgangssignals von den mehreren Ausgangssignalen, um mehrere modifizierte Ausgangssignale zu erzeugen, so dass ein Common-Mode-Fehler der mehreren modifizierten Ausgangssignale reduziert wird.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung eine integrierte Schaltung. Die integrierte Schaltung umfasst einen Signalkanal, der dazu ausgelegt ist, ein Eingangssignal zu empfangen und das Eingangssignal zu verarbeiten, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Die integrierte Schaltung umfasst ferner einen Proxy-Kanal, der eine im Wesentlichen ähnliche Schaltungstopologie aufweist, wie der Signalkanal. Der Proxy-Kanal ist dazu ausgelegt, ein Proxy-Ausgangssignal zu erzeugen, das einem Common-Mode-Rauschen des Signalkanals zugeordnet ist. Die integrierte Schaltung umfasst ferner einen Subtraktionsblock, der dazu ausgelegt ist, das Proxy-Ausgangssignal von dem Ausgangssignal zu subtrahieren, um ein modifiziertes Ausgangssignal zu erzeugen, so dass ein Common-Mode-Fehler des modifizierten Ausgangssignals reduziert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist ein Blockschaltschema eines elektronischen Systems gemäß einer Ausführungsform.
1B ist ein Blockschaltschema eines elektronischen Systems gemäß einer weiteren Ausführungsform.
2 ist ein Blockschaltschema einer integrierten Schaltung (IC) gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein Blockschaltschema einer integrierten Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
4A ist ein Blockschaltschema einer integrierten Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
4B ist ein Beispiel eines Zeitdiagramms für die integrierte Schaltung von 4A.
5A ist ein Blockschaltschema einer integrierten Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
5B ist ein Beispiel eines Zeitdiagramms für die integrierte Schaltung von 5A.
6 ist ein Blockschaltschema einer integrierten Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
7 ist ein Blockschaltschema eines Abbildungssystems gemäß einer Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden detaillierten Beschreibung bestimmter Ausführungsformen sind mehrere spezifische Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in vielfältiger Weise realisiert werden, wie es in den Ansprüchen festgehalten und von diesen abgedeckt ist. In der vorliegenden Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf identische oder gleichwirkende Elemente beziehen.
Übersicht über elektronische Systeme mit einem oder mehreren Proxy-Kanälen
In bestimmten vorliegend beschriebenen Ausführungen umfasst ein elektronisches System mehrere Signalkanäle und einen Proxy-Kanal. Jeder der Signalkanäle kann eine ähnliche Schaltungstopologie aufweisen, und kann dazu verwendet werden, Signale, die von dem elektronischen System empfangen werden, zu verarbeiten. Zum Beispiel kann das elektronische System ein Abbildungssystem sein, das mehrere Bildverarbeitungs-Schaltungskanäle für die Verarbeitung von Daten von Bildsensoren umfasst. Um die Reduzierung des Common-Mode-Fehlers der Signalkanäle, z. B. eines Common-Mode-Fehlers, der aus Common-Mode-Rauschen und/oder systematischem Offset der Kanäle herrührt, zu unterstützen, kann in dem elektronischen System ein Proxy-Kanal umfasst sein. Der Proxy-Kanal kann im Wesentlichen jedem der Signalkanäle ähnlich sein, muss aber kein Eingangssignal empfangen. Vielmehr kann der Proxy-Kanal eine Signalausgabe aufweisen, die in Bezug auf den Common-Mode-Fehler der Signalkanäle variiert. Die Signalausgabe des Proxy-Kanals kann von der Signalausgabe jeder der Signalkanäle subtrahiert werden, wodurch sich der Common-Mode-Fehler reduziert. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das elektronische System mehrere Proxy-Kanäle, und die Signalausgaben der Proxy-Kanäle werden gemittelt oder anderweitig verarbeitet, um die Reduzierung des Proxy-Kanal-Rauschens zu unterstützen.
1A ist ein Blockschaltschema eines elektronischen Systems 10 gemäß einer Ausführungsform. Das elektronische System 10 umfasst mehrere Signalkanäle 2a–2c, einen Proxy-Kanal 4, und mehrere Subtrahierer 6a–6c.
Das elektronische System 10 kann mehrere elektrische Eingangssignale X₁–X₃ empfangen und kann die Eingangssignale unter Verwendung der mehreren Signalkanäle 2a–2c verarbeiten, um mehrere Ausgangssignale Y₁–Y₃ zu erzeugen. Zum Beispiel umfasst das dargestellte elektronische System 10 einen ersten Kanal 2a zum Empfangen eines ersten Eingangssignals X₁ und zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals Y₁. Außerdem enthält das elektronische System einen zweiten Signalkanal 2b zum Empfangen eines zweiten Eingangssignals X₂, und zum Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals Y₂. Weiterhin umfasst das elektronische System 10 einen dritten Signalkanal 3b zum Empfangen eines dritten Eingangssignals X₃ und zum Erzeugen eines dritten Ausgangssignals Y₃. Obwohl in 1A drei Signalkanäle 2a–2c dargestellt sind, können auch weniger oder mehr Signalkanäle umfasst sein, um die der Verarbeitung einer gewünschten Anzahl von elektrischen Signalen zu unterstützen. Zum Beispiel kann das elektronische System 10 einen Signalkanal, zwei Signalkanäle, drei Signalkanäle, oder vier oder mehr Signalkanäle umfassen.
Das elektronische System 10 kann ein beliebiges, geeignetes elektronisches System sein, einschließlich, zum Beispiel, ein Abbildungssystem. Die Signalkanäle 2a–2c können dazu ausgelegt sein, die jeweiligen elektrischen Eingangssignale X₁–X₃ in jeweils im Wesentlichen der gleichen Weise zu verarbeiten. Zum Beispiel können die Signalkanäle 2a–2c Schaltungsanordnungen umfassen, die jeweils im Wesentlichen dieselbe Topologie und dieselbe Ausgestaltung aufweisen.
Die Signalkanäle 2a–2c können unsymmetrische Kanäle sein, die einen Common-Mode-Fehler aufweisen. Zum Beispiel können die Signalkanäle 2a–2c auf einer integrierten Schaltung angeordnet sein, und Common-Mode-Rauschen der Stromversorgung, Rauschen der Referenz-Leistungsversorgung, und/oder Rauschen der Vorspannschaltung können in die Signalkanäle 2a–2c injiziert werden. Das Common-Mode-Rauschen kann die Signalqualität von Signalen verschlechtern, die unter Verwendung des elektronischen Systems 10 erzeugt werden. In einem Abbildungssystem, zum Beispiel, können Common-Mode-Fehler zu Fehlern von Zeile zu Zeile führen, die Artefakte im resultierenden Bild verursachen. Der Common-Mode-Fehler der Signalkanäle 2a–2c kann sich auch durch systematische Offsets, z. B. durch mit der Ausgestaltung der Signalkanäle 2a–2c verknüpfte Offsets erhöhen.
Bei den elektrischen Eingangssignalen X₁–X₃ kann es sich um beliebige, geeignete elektrische Signale, einschließlich zum Beispiel Spannungssignale und/oder Stromsignale handeln. In bestimmten Ausführungen sind die elektrischen Eingangssignale X₁–X₃ Stromsignale, die durch eine Gruppe von Photodetektoren erzeugt werden. Die Signalkanäle 2a–2c können dazu verwendet werden, die elektrischen Eingangssignale X₁–X₃ zu verarbeiten, um die jeweiligen Ausgangssignale Y₁–Y₃ zu erzeugen. Zum Beispiel können in bestimmten Ausführungen die Signalkanäle 2a–2c dazu verwendet werden, die jeweiligen Eingangssignale X₁–X₃ zu integrieren, um die Ausgangssignale Y₁–Y₃ zu erzeugen. In einigen Ausführungen können die Signalkanäle 2a–2c dazu ausgelegt sein, die Eingangssignale X₁–X₃ auf einen für die weitere Verarbeitung geeigneten Pegel zu verstärken. Die Ausgangssignale Y₁–Y₃ können Spannungssignale, Stromsignale und/oder beliebige andere geeignete elektrische Signale sein. In bestimmten Ausführungen können die Eingangssignale X₁–X₃ ein anderer elektrische Signal-Typ sein, als das Ausgangssignal Y₁–Y₃. Zum Beispiel können die Eingangssignale X₁–X₃ jeweils Stromsignale sein, und die Ausgangssignale Y₁–Y₃ können jeweils Spannungssignale sein, oder umgekehrt.
Die Ausgangssignale Y₁–Y₃ können eine Signalkomponente und eine Fehlerkomponente umfassen. Zum Beispiel können Common-Mode-Rauschquellen und/oder systematische Offsets Fehler in die Ausgangssignale Y₁–Y₃ einführen. Um die Reduzierung von Common-Mode-Fehlern der Ausgangssignale Y₁–Y₃ zu unterstützen, kann der Proxy-Kanal 4 integriert werden. Der Proxy-Kanal 4 kann im Wesentlichen den jeweiligen Signalkanälen 2a–2c gleichen, und kann einem ähnlichen Common-Mode-Rauschen unterliegen und einen ähnlichen systematischen Offset aufweisen. In einer Ausführungsform ist der Proxy-Kanal 4 mit den Signalkanälen 2a–2c identisch. Im Gegensatz zu den Signalkanälen 2a–2c muss der Proxy-Kanal 4 jedoch kein Eingangssignal empfangen. Vielmehr kann der Proxy-Kanal 4 eine Proxy-Signalausgabe Y_PROXY aufweisen, die in Bezug auf den Common-Mode-Fehler der Signalkanäle 2a–2c variiert. In einer Ausführungsform umfasst der Proxy-Kanal 4 einen Eingang, der auf einen Gleichspannungspegel vorgespannt ist, der etwa dem der Signalkanäle 2a 2c entspricht, wobei aber der Proxy Kanal 4 nicht dazu ausgelegt ist, ein Eingangssignal zu empfangen.
Das elektronische System 10 enthält den Subtrahierer 6a–6c, der als Subtraktionsblock zum Subtrahieren des Proxy-Kanal-Ausgangs Y_PROXY von jedem der Ausgangssignale Y₁–Y₃ arbeiten kann. Zum Beispiel umfasst der erste Subtrahierer 6a einen ersten Eingang zum Empfangen des ersten Ausgangssignals Y₁, einen zweiten Eingang zum Empfangen des Proxy-Ausgangssignals Y_PROXY, und einen Ausgang zum Erzeugen eines ersten Common-Mode-rauschunterdrückten Ausgangssignals Z₁, das etwa gleich der Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal Y₁ und dem Proxy-Ausgangssignal Y_PROXY ist. Analog dazu umfasst der zweite Subtrahierer 6b einen ersten Eingang zum Empfangen des zweiten Ausgangssignals Y₂, einen zweiten Eingang zum Empfangen des Proxy-Ausgangssignals Y_PROXY, und einen Ausgang zum Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals Z₂, das etwa gleich der Differenz zwischen dem zweiten Ausgangssignal Y₂ und dem Proxy-Ausgangssignal Y_PROXY ist. Ebenso umfasst der dritte Subtrahierer 6c einen ersten Eingang zum Empfangen des dritten Ausgangssignals Y₃, einen zweiten Eingang zum Empfangen des Proxy-Ausgangssignals Y_PROXY, und einen Ausgang zum Erzeugen eines dritten Common-Mode-rauschunterdrückten Ausgangssignals Z₃, das ungefähr gleich der Differenz zwischen dem dritten Ausgangssignal Y₃ und dem Proxy-Ausgangssignal Y_PROXY ist. Die Subtrahierer 6a–6c können in beliebiger geeigneter Weise ausgeführt sein, einschließlich zum Beispiel unter Verwendung von analogen und/oder digitalen Schaltungsanordnungen. Die Common-Mode-rauschunterdrückten Ausgangssignale Z₁–Z₃ können analoge oder digitale Signale sein.
1B ist ein Blockschaltschema eines elektronischen Systems 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das elektronische System 20 umfasst den ersten, zweiten und dritten Signalkanal 2a–2c, den ersten, zweiten und dritten Subtrahierer 6a–6c, mehrere Proxy-Kanäle 4a–4c und einen Zufallsrauschunterdrückungsblock 12.
Das elektronische System 20 der 1B gleicht dem elektronischen System 10 von 1A. Im Gegensatz zu dem elektronischen System 10 von 1A, das den Proxy-Kanal 4 umfasst, umfasst das elektronische System 20 der 1B jedoch die Proxy-Kanäle 4a–4c und den Zufallsrauschunterdrückungsblock 12. Zum Beispiel umfasst das elektronische System 20 einen ersten Proxy-Kanal 4a, der dazu ausgelegt ist, ein erstes Proxy-Ausgangssignal Y_{PROXY_1} zu erzeugen, einen zweiten Proxy-Kanal 4b, der dazu ausgelegt ist, ein zweites Proxy-Ausgangssignal Y_{PROXY_2} zu erzeugen, und einen dritten Proxy-Kanal 4c, der dazu ausgelegt ist, ein drittes Proxy-Ausgangssignal Y_{PROXY_3} zu erzeugen, die jeweils dem Zufallsrauschunterdrückungsblock 12 als Eingabe zugeführt werden können. Der Zufallsrauschunterdrückungsblock 12 ist dazu ausgelegt, das erste, zweite und dritte Ausgangssignal Y_{PROXY_1}–Y_{PROXY_3} zu verarbeiten, um ein zufallsrauschunterdrücktes Proxy-Ausgangssignal Y_{PROXY_NR} zu erzeugen.
Obwohl in 1B drei Proxy-Kanäle 4a–4c dargestellt sind, können auch mehr oder weniger Proxy-Kanäle enthalten sein. Zum Beispiel kann, in anderen Ausführungen, das elektronische System 20 einen Proxy-Kanal, zwei Proxy-Kanäle oder vier oder mehr Proxy-Kanäle umfassen. Außerdem können, obwohl in 1B drei Signalkanäle 2a–2c dargestellt sind, mehr oder weniger Signalkanäle umfasst sein. Ferner muss die Anzahl der Signal-Kanäle nicht mit der Anzahl der Proxy-Kanäle übereinstimmen. Zum Beispiel können vier Signalkanäle und zwei Proxy-Kanäle vorgesehen sein, acht Signalkanäle und drei Proxy-Kanäle vorgesehen sein, und/oder jede geeignete Kombination von Signalkanälen und Proxy-Kanälen kann vorgesehen sein.
Die Integrierung der Proxy-Kanäle 4a–4c und des Zufallsrauschunterdrückungsblocks 12 kann bei der Reduzierung von Zufallsrauschen in dem elektronischen System 20 gegenüber einer Ausgestaltung mit einem einzigen Proxy-Kanal helfen. Zum Beispiel kann, obwohl der Proxy-Kanal 4 des elektronischen Systems 10 von 1A eingesetzt werden kann, um Common-Mode-Rauschen und systematischen Offset aus den Signalausgaben der Signalkanäle 2a–2c auszusubtrahieren, der Proxy-Kanal 4 eine Zufallsrauschkomponente in jedes der Common-Moderauschunterdrückten Ausgangssignale Z₁–Z₃ einführen. Zum Beispiel, wenn jeder der Signalkanäle 2a–2c und der Proxy-Kanal 4 von 1A Zufallsrauschen enthalten, das nicht korreliert ist und eine Gauß'sche Verteilung aufweist, dann kann die Verwendung des Proxy-Kanals 4 zur Reduzierung von Common-Mode-Rauschen und systematischem Offset der Signalkanäle den Effektivwert (RMS-Wert) des Zufallsrauschens an dem Ausgang jedes der Signalkanäle 2a–2c um einen Faktor von etwa gleich √2 erhöhen.
Um die Reduzierung von Zufallsrauschen zu unterstützen, das mit der Integrierung des Proxy-Kanals verknüpft ist, können mehrere Proxy-Kanäle 4a–4c vorgesehen sein, und die Signalausgaben der Proxy-Kanäle können mithilfe des Zufallsrauschunterdrückungsblocks 12 verarbeitet werden, um ein zufallsrauschunterdrücktes Proxy-Ausgangssignal Y_{PROXY_NR} zu erzeugen, das ein RMS-Rauschen aufweisen kann, welches geringer ist als ein RMS-Rauschen eines einzelnen Proxy-Kanals. In bestimmten Ausführungen kann der Zufallsrauschunterdrückungsblock 12 dazu ausgelegt sein, die Signalausgaben der mehreren Proxy-Kanäle 4a–4c zu mitteln, um ein zufallsrauschunterdrücktes Proxy-Ausgangssignal Y_{PROXY_NR} zu erzeugen. In Anordnungen, in denen der Zufallsrauschunterdrückungsblock 12 die Signalausgabe von n Proxy Kanälen mittelt, die unkorreliertem Gauß'schen Rauschen ausgesetzt sind, kann das zufallsrauschunterdrückte Proxy-Ausgangssignal Y_{PROXY_NR} ein RMS-Rauschen aufweisen, das gegenüber einem RMS-Zufallsrauschen eines einzelnen Proxy-Kanals um einen Faktor von √n reduziert ist. Dementsprechend kann durch Erhöhen der Anzahl der Proxy-Kanäle ein gewünschtes Reduzierungsniveau für das Proxy-Kanal-Zufallsrauschen erreicht werden.
2 ist ein Blockschaltschema einer integrierten Schaltung 30 gemäß einer Ausführungsform. Die integrierte Schaltung 30 umfasst den Signalkanal 2a-2c, den Proxy-Kanal 4, den Subtrahierer 6a–6c, eine Vorspannschaltung 37, und eine Referenzschaltung 38. Die Signalkanäle 2a–2c empfangen jeweils Eingangssignale X₁-X₃ und erzeugen Ausgangssignale Y₁–Y₃. Die Signalkanäle 2a–2c und der Proxy-Kanal 4 sind jeweils elektrisch mit der Versorgungsspannung V₁ verbunden, empfangen jeweils ein Referenzsignal von der Referenzschaltung 38, und empfangen jeweils ein Vorspannsignal von der Vorspannschaltung 37. Die Subtrahierer 6a–6c sind dazu ausgelegt, das Proxy-Ausgangssignal Y_PROXY von den Ausgangssignalen Y₁–Y₃ zu subtrahieren, um jeweils Common-Mode-rauschunterdrückte Ausgangssignale Z₁–Z₃ zu erzeugen. Obwohl in 2 drei Signalkanäle 2a–2c dargestellt sind, können auch weniger oder mehr Signalkanäle umfasst sein.
Wie in 2 dargestellt ist, sind in bestimmten Ausführungen die Signalkanäle 2a–2c auf einer integrierten Schaltung, wie z. B. der integrierten Schaltung 30 angeordnet. Die Signalkanäle 2a–2c können einer Vielfalt von Rauschbedingungen, wie z. B. Schaltungsrauschen ausgesetzt sein. Zum Beispiel kann Rauschen in der Versorgungsspannung V₁, in der Vorspannschaltung 37, und/oder in der Referenzschaltung 38 in die Signalkanäle 2a–2c injiziert werden. Weiterhin kann es sich bei den Signalkanälen 2a–2c um unsymmetrische Kanäle handeln, die einen systematischen Offset aufweisen, wie z. B. einen Offset, der mit einer Schaltungsanordnung und/oder Ladungsinjektion in Ausführungen verbunden ist, in denen die Signalkanäle geschaltete Kondensatorschaltungen umfassen.
Um die Reduzierung von Common-Mode-Rauschen und die Reduzierung von Offset an den Ausgängen der Signalkanäle 2a–2c zu unterstützen, kann der Proxy-Kanal 4 vorgesehen sein, und die Signalausgabe des Proxy-Kanals 4 kann von den Ausgangssignalen Y₁–Y₃ subtrahiert werden, um jeweils die Common-Moderauschunterdrückten Ausgangssignale Z₁–Z₃ zu erzeugen. Da der Proxy-Kanal 4 eine ähnliche Schaltungstopologie und eine ähnliche Ausgestaltung aufweisen kann und ähnlichen Rauschbedingungen ausgesetzt sein kann, wie die Signalkanäle 2a–2c, kann der Proxy-Kanal 4 dazu eingesetzt werden, das mit den Signalkanälen 2a–2c verbundene Common-Mode-Rauschen und das mit diesen verbundene systematische Offset im Wesentlichen zu beheben. Weitere Einzelheiten der Signalkanäle 2a–2c und des Proxy-Kanals 4 können den zuvor mit Bezug auf 1A–1B beschriebenen gleichen. Obwohl in 2 ein Proxy-Kanal 4 dargestellt ist, kann die integrierte Schaltung 30 auch so modifiziert werden, dass sie mehrere Proxy-Kanäle umfasst, um so zur Reduzierung des Proxy-Kanal-Zufallsrauschens beizutragen, wie vorgehend beschrieben.
3 ist ein Blockschaltschema einer integrierten Schaltung 40 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die integrierte Schaltung 40 umfasst den ersten, den zweiten und den dritten Signalkanal 2a–2c, den Proxy-Kanal 4, eine Vorspannschaltung 47, eine Spannungsreferenzschaltung 48, einen Subtraktionsblock 42, und einen ersten und einen zweiten Multiplexer 53a, 53b.
Der erste Signalkanal 2a umfasst einen Eingang, der dazu ausgelegt ist, eine erste Eingangsspannung V_{IN_1} zu empfangen, und einen Ausgang, der dazu ausgelegt ist, eine erste Ausgangsspannung V_{OUT_1} zu erzeugen. Außerdem umfasst der zweite Signalkanal 2b einen Eingang, der dazu ausgelegt ist, eine zweite Eingangsspannung V_{IN_2} zu empfangen und einen Ausgang, der dazu ausgelegt ist eine zweite Ausgangsspannung V_{OUT_2} zu erzeugen. Ferner umfasst der dritte Signalkanal 2c einen Eingang, der dazu ausgelegt ist, eine dritte Eingangsspannung V_{IN_3} zu empfangen, und einen Ausgang, der dazu ausgelegt ist, eine dritte Ausgangsspannung V_{OUT_3} zu erzeugen. Obwohl die dargestellte integrierte Schaltung 40 drei Signalkanäle 2a–2c umfasst, kann die integrierte Schaltung 40 in anderen Ausführungsformen auch weniger oder mehr Signalkanäle umfassen.
Der Proxy-Kanal 4 kann eine Schaltungstopologie aufweisen, die im Wesentlichen der Schaltungstopologie jeder der Signalkanäle 2a–2c gleicht, und kann einen Ausgang aufweisen, der dazu ausgelegt ist, eine Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY zu erzeugen. In einer der zuvor beschriebenen ähnlichen Weise kann die Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY einen Spannungspegel aufweisen, der dem Common-Mode-Fehler der Signalkanäle 2a–2c entspricht, und mithilfe des Subtraktionsblocks 42 aus den Signalausgaben jedes der Signalkanäle 2a–2c aussubtrahiert werden, um so die Common-Mode-Fehler der mittels der integrierten Schaltung 40 erzeugten Signale zu reduzieren.
Die Signalkanäle 2a–2c und der Proxy-Kanal 4 umfassen jeweils eine mit einer Versorgungsspannung V₁ gespeiste und mit der Vorspannschaltung 47 vorgespannte Schaltungsanordnung. In bestimmten Ausführungen können die Signalkanäle 2a–2c und der Proxy-Kanal 4 jeweils einen Verstärker umfassen, der mit der Versorgungsspannung V₁ versorgt wird und mit einer mittels der Vorspannschaltung 47 erzeugten Vorspannung vorgespannt wird. Die Signalkanäle 2a–2c und der Proxy-Kanal 4 sind auch jeweils dazu ausgelegt, eine mittels der Spannungsreferenzschaltung 48 erzeugte Referenzspannung zu empfangen. Die Signalkanäle 2a–2c können die Spannungsreferenzschaltung 48 zur Unterstützung der Verarbeitung (zum Beispiel des Verstärkens) der Eingangssignale V_{IN_1}–V_{IN_3} nutzen. Obwohl eine Ausführung der Vorspannungs- und der Referenzschaltung dargestellt ist, sind auch andere Ausführungen möglich.
Der dargestellte Subtraktionsblock 42 ist dazu ausgelegt, die Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} von den Signalkanälen 2a–2c und die Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY von dem Proxy-Kanal 4 zu empfangen. Der Subtraktionsblock 42 ist elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Multiplexer 53a, 53b gekoppelt, die jeweils einen ersten Ausgang V_P und einen zweiten Ausgang V_N, umfassen. Wie nachfolgend noch beschrieben wird, kann der Subtraktionsblock 42 die Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY von jeder der Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} subtrahieren, um mehrere Common-Mode-rauschunterdrückte Ausgangsspannungen zu erzeugen. Außerdem kann eine, einem bestimmten Signalkanal zugeordnete, Common-Mode-rauschunterdrückte Ausgangsspannung unter Verwendung des ersten und zweiten Multiplexers 53a, 53b differentiell zwischen dem ersten und zweiten Ausgang V_P, V_N bereitgestellt werden.
Der dargestellte Subtraktionsblock 42 umfasst einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kondensator 51a–51c und einen ersten bis zwölften Schalter 41a–41l. Der erste Schalter 41a umfasst ein erstes Ende, das elektrisch mit der ersten Ausgangsspannung V_{OUT_1} verbunden ist und ein zweites Ende, das elektrisch mit einem ersten Ende des ersten Kondensators 51a und einem ersten Ende des siebten Schalters 41g verbunden ist. Der zweite Schalter 41b umfasst ein erstes Ende, das elektrisch mit der Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY verbunden ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit einem zweiten Ende des ersten Kondensators 51a und einem ersten Ende des achten Schalters 41h verbunden ist. Der dritte Schalter 41c umfasst ein erstes Ende, dass elektrisch mit der zweiten Ausgangsspannung V_{OUT_2} verbunden ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit einem ersten Ende des zweiten Kondensators 51b und einem ersten Ende des neunten Schalters 41i verbunden ist. Der vierte Schalter 41d umfasst ein erstes Ende, das elektrisch mit der Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY verbunden ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit einem zweiten Ende des zweiten Kondensators 51b und einem ersten Ende des zehnten Schalters 41j verbunden ist. Der fünfte Schalter 41e umfasst ein erstes Ende, das elektrisch mit der dritten Ausgangsspannung V_{OUT_3} verbunden ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit einem ersten Ende des dritten Kondensators 51c und einem ersten Ende des elften Schalters 41k verbunden ist. Der sechste Schalter 41f umfasst ein erstes Ende, das elektrisch mit der Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY verbunden ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit einem zweiten Ende des dritten Kondensators 51c und einem ersten Ende des zwölften Schalters 41l verbunden ist. Der siebte Schalter 41g, der neunte Schalter 41i und der elfte Schalter 41k umfassen jeweils ein zweites Ende, das elektrisch mit dem ersten Multiplexer 53a verbunden ist. Der achte Schalter 41h, der zehnte Schalter 41j und der zwölfte Schalter 41l umfassen jeweils ein zweites Ende, das elektrisch mit dem zweiten Multiplexer 53b verbunden ist.
Der dargestellte Subtraktionsblock 42 ist eine geschaltete Kondensatorschaltung, die dazu ausgelegt sein kann, die Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY von jeder der Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} zu subtrahieren. Zum Beispiel können während einer ersten Phase des Subtraktionsblocks 42 der erste bis sechste Schalter 41a–41f geschlossen werden und der siebte bis zwölfte Schalter 41g–41l können geöffnet werden. Durch ein solches Auslegen der Schalter kann eine Spannung von etwa gleich V_{OUT_1} minus V_PROXY über den ersten Kondensator 51a geladen werden, eine Spannung von etwa gleich V_{OUT_2} minus V_PROXY kann über den zweiten Kondensator 51b geladen werden, und eine Spannung von etwa gleich V_{OUT_3} minus V_PROXY kann über den dritten Kondensator 51c geladen werden. Entsprechend kann der dargestellte Subtraktionsblock 42 dazu verwendet werden, die Ausgangsspannung V_PROXY von jeder der Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} zu subtrahieren, wodurch eine erste, zweite und dritte Common-Mode-rauschunterdrückte Ausgangsspannung über jeweils den ersten, zweiten und dritten Kondensator 51a–51c geladen wird.
Der Subtraktionsblock 42 und der erste und zweite Multiplexer 53a, 53b können dazu verwendet werden, eine bestimmte Common-Mode-rauschunterdrückte Ausgangsspannung zu wählen, die einem bestimmten Signalkanal zugeordnet ist. Zum Beispiel können während einer zweiten Phase des Subtraktionsblocks 42 der erste bis sechste Schalter 41a–41f geöffnet und der siebte bis zwölfte Schalter 41g–41l geschlossen werden, und die Spannung über den ersten, zweiten oder dritten Kondensator 51a–51c kann unter Verwendung der Multiplexer 53a, 53b gewählt werden. Zum Beispiel kann durch Wahl des dem siebten Schalter 41g und dem achten Schalter 41h zugeordneten Pfads mittels des ersten bzw. zweiten Multiplexers 53a, 53b, eine Ausgangsspannung zwischen V_P und V_N erzeugt werden, die ungefähr gleich V_{OUT_1} minus V_PROXY ist. Analog dazu können durch die Wahl des dem neunten Schalter 41i bzw. zehnten Schalter 41j zugeordneten Pfads, der erste und der zweite Multiplexer 53a, 53b eine Ausgangsspannung zwischen V_P und V_N erzeugen, die spannungsgleich mit ungefähr V_{OUT_2} minus V_PROXY ist. Analog dazu können durch die Wahl des dem elften Schalter 41k bzw. dem zwölften Schalter 41l zugeordneten Pfads der erste und der zweite Multiplexer 53a, 53b eine Ausgangsspannung zwischen V_P und V_N erzeugen, die spannungsgleich mit ungefähr V_{OUT_3} minus V_PROXY ist.
Die Einbeziehung des ersten und des zweiten Multiplexers 53a, 53b kann bei der Signalverarbeitung behilflich sein. Zum Beispiel können die Signale V_P und V_N elektrisch mit einem Verarbeitungsblock verbunden sein, der dazu ausgelegt ist, Signale zu verarbeiten, die den Signalkanälen 2a–2c zugeordnet sind, und der erste und der zweite Multiplexer 53a, 53b können dazu verwendet werden, einen seriellen Datenstrom für den Verarbeitungsblock zu erzeugen. In bestimmten Ausführungen, wie z. B. in Anordnungen mit einem separaten Verarbeitungsblock für jeden Signalkanal, können der erste und zweite Multiplexer 53a, 53b jedoch entfallen.
Obwohl die dargestellte integrierte Schaltung 40 als drei Signalkanäle 2a–2c und einen Proxy-Kanal 4 umfassend dargestellt ist, kann eine beliebige geeignete Anzahl von Signalkanälen und Proxy-Kanälen umfasst sein. Zum Beispiel können mehr Proxy-Kanäle und mehr oder weniger Signalkanäle umfasst sein, um die Verarbeitung der gewünschten Anzahl von Signalkanälen zu unterstützen.
4A ist ein Blockschaltschema einer integrierten Schaltung 60 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die integrierte Schaltung 60 umfasst den ersten, den zweiten und den dritten Signalkanal 2a–2c, den Proxy-Kanal 4, die Vorspannschaltung 47 und die Spannungsreferenzschaltung 48, die der zuvor mit Bezug auf 3 beschriebenen gleichen können. Die integrierte Schaltung 60 umfasst ferner einen Multiplexer 62, einen Verstärker 64, einen Analog-Digital-(A/D-)Wandler 66 und einen Prozessor 68.
Der Multiplexer 62 umfasst mehrere Eingänge, die dazu ausgelegt sind, die Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY von dem Proxy-Kanal 4 und die Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} von den Signalkanälen 2a–2c zu empfangen. Der Multiplexer 62 umfasst ferner einen Ausgang, der elektrisch mit einem Eingang des Verstärkers 64 verbunden ist. Der Verstärker 64 kann dazu eingesetzt werden, um den Ausgang des Multiplexers 62 zu verstärken und das verstärkte Multiplexer-Ausgangssignal an einen Eingang des A/D-Wandlers 66 bereitzustellen. Der A/D-Wandler 66 kann dazu ausgelegt sein, den Ausgang des Verstärkers 64 in ein digitales Eingangssignal D_IN umzuwandeln. Der A/D-Wandler 66 kann jede geeignete Auflösung, wie z. B. eine Auflösung im Bereich von etwa 12 Bits bis etwa 18 Bits aufweisen. Andere Auflösungswerte werden sich dem Durchschnittsfachmann ohne Weiteres erschließen. Der Prozessor 68 kann das digitale Eingangssignal D_IN verarbeiten, um ein digitales Ausgangssignal D_OUT zu erzeugen. Obwohl der Prozessor 68 als ein einzelner Block dargestellt ist, können in bestimmten Ausführungen auch mehrere Verarbeitungsmodule verwendet werden.
Der Prozessor 68 kann dazu verwendet werden, die durch den Proxy-Kanal 4 erzeugte Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY von den Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} der jeweiligen Signalkanäle 2a–2c zu subtrahieren. Zum Beispiel können der Multiplexer 62, der Verstärker 64 und der A/D-Wandler 66 dazu verwendet werden, das digitale Eingangssignal D_IN zu erzeugen, das eine digitale Darstellung der Ausgangsspannung V_PROXY und eine digitale Darstellung jeder der Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} umfassen kann. Der Prozessor 68 kann das digitale Eingangssignal D_IN verarbeiten, um den Digitalwert der Ausgangsspannung V_PROXY von dem Digitalwert jeder der Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} zu subtrahieren. Außerdem kann der Prozessor 68 das digitale Ausgangssignal D_OUT erzeugen, das einen seriellen Strom von Daten enthält, der die Ergebnisse der Verarbeitung darstellt. Obwohl der Prozessor 68 so dargestellt ist, dass er einen seriellen Strom von digitalen Eingangsdaten empfängt und einen seriellen Strom digitaler Ausgangsdaten erzeugt, kann der Prozessor 68 in bestimmten Ausführungen auch so modifiziert sein, dass er Daten in parallelen Format verarbeitet. Außerdem kann der Prozessor 68 in bestimmten Ausführungen serielle Daten verarbeiten, um parallele Daten zu erzeugen, oder parallele Daten verarbeiten, um serielle Daten zu erzeugen.
4B ist ein Beispiel eines Zeitdiagramms 70 für die integrierte Schaltung 60 von 4A. Das Zeitdiagramm 70 umfasst ein erstes Diagramm 71, das den zeitlichen Verlauf für das digitale Eingangssignal D_IN veranschaulicht, und ein zweites Diagramm 72, das den zeitlichen Verlauf für das digitale Ausgangssignal D_OUT veranschaulicht. Wie in dem ersten Diagramm 71 gezeigt ist, kann der Prozessor 68 digitale Proxy-Daten D_PROXY empfangen, die einer digitalen Darstellung der Proxy-Ausgangsspannung V_PROXY entsprechen, und digitale Eingangsdaten D₁, D₂ und D₃, die jeweils einer digitalen Darstellung der ersten, zweiten bzw. dritten Ausgangsspannung V_{OUT_1}–V_{OUT_3} entsprechen. Obwohl das erste Diagramm 71 als nur digitale Daten für drei Kanäle umfassend dargestellt ist, können in Ausführungen mit mehr als drei Signalkanälen auch zusätzliche Daten gesendet werden. Obwohl die digitalen Proxy-Daten D_PROXY als vor den digitalen Eingangsdaten D1–D₃ gesendet dargestellt ist, sind auch andere Ausführungen möglich.
Der Prozessor 68 kann dazu ausgelegt sein, die digitalen Proxy-Daten D_PROXY von den digitalen Eingangsdaten D₁, D₂ und D₃ zu subtrahieren, um jeweils digitale Ausgangsdaten D'₁, D'₂ bzw. D'₃ zu erzeugen. Die digitalen Ausgangsdaten D'₁–D'₃ können ein im Vergleich zu den digitalen Eingangsdaten D₁, D₂ und D₃ reduziertes Common-Mode-Fehlerniveau aufweisen. Das zweite Diagramm 72 zeigt einen möglichen zeitlichen Verlauf, in welchem der Prozessor 68 die digitalen Ausgangsdaten D'₁–D'₃ ausgeben kann. Andere Ausführungen sind jedoch auch möglich.
5A ist ein Blockschaltschema einer integrierten Schaltung 80 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die integrierte Schaltung 80 umfasst den ersten, den zweiten und den dritten Signalkanal 2a–2c, den ersten und zweiten Proxy-Kanal 4a, 4b, die Vorspannschaltung 47, die Spannungsreferenzschaltung 48, den Multiplexer 62, den Verstärker 64, den A/D-Wandler 66 und den Prozessor 68. Obwohl in 5A zwei Proxy-Kanäle 4a, 4b und drei Signalkanäle 2a–2c dargestellt sind, können auch mehr oder weniger Proxy-Kanäle und/oder Signalkanäle umfasst sein.
Die integrierte Schaltung 80 von 5A ist der integrierten Schaltung 60 von 4A ähnlich, umfasst aber den ersten und zweiten Proxy-Kanal 4a, 4b zur Erzeugung der ersten bzw. zweiten Ausgangsspannung V_{PROXY_1}, V_{PROXY_2}. Der Multiplexer 62, der Verstärker 64 und der A/D-Wandler 66 können dazu verwendet werden, dem Prozessor 68 digitale Darstellungen der ersten und zweiten Proxy-Ausgangsspannungen V_{PROXY_1} und V_{PROXY_2} zuzuführen, der die Proxy-Ausgangsspannungen verarbeiten kann, um eine zufallsrauschunterdrückte Proxy-Ausgangsspannung zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Prozessor 68 dazu ausgelegt sein, die digitalen Darstellungen der Proxy-Ausgangsspannungen V_{PROXY_1} und V_{PROXY_2} zu mitteln, um einen zufallsrauschunterdrückten Proxy-Ausgangsspannungspegel zu ermitteln, der jeweils von den digitalen Darstellungen der Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} der Signalkanäle 2a–2c subtrahiert werden kann. Wie bereits in Bezug auf 1B beschrieben wurde, kann die Integrierung von mehreren Proxy-Kanälen, ein RMS-Rauschen der Ausgangssignale im Verhältnis zu einem System mit einem einzelnen Proxy-Kanal reduzieren.
5B ist ein Beispiel eines Zeitdiagramms 90 für die integrierte Schaltung 80 von 5A. Das Zeitdiagramm 90 umfasst ein erstes Diagramm 91, das den zeitlichen Verlauf für das digitale Eingangssignal D_IN veranschaulicht, und ein zweites Diagramm 92, das den zeitlichen Verlauf für das digitale Ausgangssignal D_OUT veranschaulicht. Wie in dem ersten Diagramm 91 gezeigt ist, kann der Prozessor 68 erste digitale Proxy-Daten D_{PROXY_1} empfangen, die einer digitalen Darstellung der Proxy-Ausgangsspannung V_{PROXY_1} entsprechen, zweite digitale Proxy-Daten D_{PROXY_2}, die einer digitalen Darstellung der Proxy-Ausgangsspannung V_{PROXY_2} entsprechen, und digitale Eingangsdaten D₁, D₂ und D₃, die jeweils einer digitalen Darstellung der ersten, zweiten bzw. dritten Ausgangsspannung V_{OUT_1}–V_{OUT_3} entsprechen. Obwohl das erste Diagramm 91 als nur digitale Daten für drei Kanäle und zwei Proxy-Kanäle umfassend dargestellt ist, können in Ausführungen mit einer anderen Anzahl von Signal- und/oder Proxykanälen auch zusätzliche Daten gesendet werden. Obwohl die ersten und zweiten digitalen Proxy-Daten D_{PROXY_1}. D_{PROXY_2} als vor den digitalen Eingangsdaten D₁–D₃ gesendet dargestellt ist, sind auch andere Ausführungen möglich.
Der Prozessor 68 kann dazu ausgelegt sein, die ersten und zweiten digitalen Proxy-Daten D_{PROXY_1}, D_{PROXY_2} zu verarbeiten, um ein Proxy-Datensignal mit reduziertem Zufallsrauschen zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Prozessor 68 die ersten und zweiten digitalen Proxy-Daten D_{PROXY_1}, D_{PROXY_2} mitteln. Der Prozessor 68 kann dann die zufallsrauschunterdrückten Proxy-Daten von den digitalen Eingangsdaten D₁, D₂ und D₃ subtrahieren, um jeweils digitale Ausgangsdaten D'₁, D'₂ bzw. D'₃ zu erzeugen. Die digitalen Ausgangsdaten D'₁–D'₃ können ein gegenüber den digitalen Eingangsdaten D₁–D₃ reduziertes Common-Mode-Fehlerniveau aufweisen. Das zweite Diagramm 92 zeigt einen möglichen zeitlichen Verlauf, in dem der Prozessor 68 die digitalen Ausgangsdaten D'₁–D'₃ ausgeben kann. Andere Ausführungen sind jedoch auch möglich.
6 ist ein Blockschaltschema einer integrierten Schaltung 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die integrierte Schaltung 100 umfasst mehrere Signalkanäle 2a–2f, einen ersten und einen zweiten Proxy-Kanal 4a, 4b, die Vorspannschaltung 47 und die Spannungsreferenzschaltung 48, einen ersten und zweiten Multiplexer 62a, 62b, einen ersten und einen zweiten Verstärker 64a, 64b, einen ersten und einen zweiten A/D-Wandler 66a, 66b und den Prozessor 68.
Der erste, zweite und dritte Signalkanal 2a–2c sind dazu ausgelegt, die jeweilige Eingangsspannung V_{A_1}, V_{A_2}, bzw. V_{A_3} zu empfangen. Der erste, zweite und dritte Signalkanal 2a–2c können die Eingangsspannung V_{A_1}, V_{A_2} bzw. V_{A_3} verarbeiten, um jeweilige Ausgangsspannungen V_{M_1}, V_{M_2} bzw. V_{M_3} zu erzeugen. Ferner sind der vierte, fünfte und sechste Signalkanal 2d–2f dazu ausgelegt, die jeweilige Eingangsspannung V_{B_1}, V_{B_2} bzw. V_{B_3} zu empfangen. Der vierte, fünfte und sechste Signalkanal 2d–2f können die Eingangsspannung V_{B_1}, V_{B_2} bzw. V_{B_3} verarbeiten, um jeweilige Ausgangsspannungen V_{N_1}, V_{N_2} bzw. V_{N_3} zu erzeugen. Die Signalkanäle 2a–2f und der erste und zweite Proxy-Kanal 4a, 4b sind elektrisch mit der Stromversorgungsspannung V₁ verbunden, sind dazu ausgelegt, eine Vorspannung von der Vorspannschaltung 47 zu empfangen, und sind dazu ausgelegt, eine Referenzspannung von der Spannungsreferenzschaltung 48 zu empfangen. Der erste und zweite Proxy-Kanal 4a, 4b können eine erste Proxy-Ausgangsspannung V_{PROXY_1} bzw. eine zweite Proxy-Ausgangsspannung V_{PROXY_2} erzeugen, die jede einen Signalpegel aufweisen können, der dem Common-Mode-Fehlerniveau der Signalkanäle 2a–2f entspricht.
Der erste Multiplexer 62a umfasst mehrere Eingänge, die dazu ausgelegt sind, die erste Proxy-Ausgangsspannung V_{PROXY_1} und die Ausgangsspannungen V_{M_1}–V_{M_3} zu empfangen. Analog dazu umfasst der zweite Multiplexer 62b mehrere Eingänge, die dazu ausgelegt sind, die zweite Proxy-Ausgangsspannung V_{PROXY_2} und die Ausgangsspannungen V_{N_1}–V_{N_3} zu empfangen. Die Ausgänge des ersten und zweiten Multiplexers 62a, 62b sind elektrisch mit dem Eingang des ersten bzw. zweiten Verstärkers 64a, 64b verbunden. Der Ausgang des ersten bzw. zweiten Verstärkers 64a, 64b ist elektrisch mit dem Eingang des ersten bzw. zweiten A/D-Wandlers 66a, 66b verbunden. Der Prozessor 68 ist elektrisch mit dem Ausgang jedes der A/D-Wandler 66a, 66b verbunden und kann die von dem A/D-Wandler 66a, 66b empfangenen Signale verarbeiten, um digitale Ausgangsdaten D_OUT zu erzeugen.
Der Prozessor 68 kann dazu verwendet werden, Common-Mode-Fehler der Signalkanäle 2a–2f zu kompensieren. Zum Beispiel kann der Prozessor 68 den ersten und zweiten Multiplexer 62a, 62b und den ersten und zweiten A/D-Wandler 66a, 66b dazu verwenden, eine digitale Darstellung der Ausgangsspannung V_{M_1}–V_{M_3} und V_{N_1}–V_{N_3} und der ersten und zweiten Proxy-Ausgangsspannung V_{PROXY_1}, V_{PROXY_2} zu empfangen, und kann den Proxy-Spannungen entsprechende Daten dazu verwenden, Common-Mode-rauschunterdrückte Ausgangssignale zu erzeugen. In bestimmten Ausführungen ist der Prozessor 68 dazu ausgelegt, die Werte von Digitaldaten zu mitteln, die der ersten und zweiten Proxy-Ausgangsspannung V_{PROXY_1}, V_{PROXY_2} entsprechen, und den gemittelten Wert der Proxy-Ausgangsspannungen zu subtrahieren, um die modifizierten Ausgangssignale zu erzeugen. In anderen Ausführungen ist der Prozessor 68 jedoch so ausgelegt, dass er Common-Mode-rauschunterdrückte Ausgangssignale erzeugt, die den Signalen 2a–2c entsprechen, indem er Digitaldaten, die der ersten Proxy-Ausgangsspannung V_{PROXY_1} entsprechen von Digitaldaten subtrahiert, die den Ausgangsspannungen V_{M_1}–V_{M_3} entsprechen, und so ausgelegt, dass er Common-Moderauschunterdrückte Ausgangssignale erzeugt, die den Signalkanälen 2d–2f entsprechen, indem er digitale Daten, die der zweiten Proxy-Ausgangsspannung V_{PROXY_2} entsprechen, von Digitaldaten subtrahiert, die den Ausgangsspannungen V_N1–V_N3 entsprechen.
Wie in 6 dargestellt ist, kann eine Gruppe von Signalkanälen und ein Proxy-Kanal bereitgestellt werden, und die Ausgänge der Signalkanäle und des Proxy-Kanals können elektrisch mit einem Multiplexer 62a/62b verbunden sein. Der Ausgang des Multiplexers 62a/62b kann einem A/D-Wandler 66a/66b zugeführt werden, und der Ausgang des A/D-Wandlers 66a/66b kann elektrisch mit einem Prozessor 68 verbunden sein. Durch ein Anordnen von Signalkanälen auf diese Weise kann die Anzahl der A/D-Wandler 66a/66b und/oder Prozessoren 68 in der integrierten Schaltung 100 reduziert werden. In einer Ausführung ist für jeweils acht Signalkanäle ein A/D-Wandler und ein Proxy-Kanal vorgesehen. In einer Ausführung mit 256 Signalkanälen, zum Beispiel, kann die integrierte Schaltung 100 acht Proxy-Kanäle und acht A/D-Wandler umfassen. In anderen Ausführungen kann jedoch auch eine andere Anzahl von Proxy-Kanälen und/oder A/D-Wandlern verwendet werden.
Weitere Einzelheiten der integrierten Schaltung 100 können den vorstehend mit Bezug auf 1A–5B beschriebenen gleichen.
7 ist ein Blockschaltschema eines Abbildungssystems 110 gemäß einer Ausführungsform. Das dargestellte Abbildungssystem 110 umfasst eine integrierte Schaltung 120 und mehrere Photodioden-Sensoren 112a–112c.
Die integrierte Schaltung 120 umfasst ein erstes Pad 121a, ein zweites Pad 121b, ein drittes Pad 121c, einen ersten Signalkanal 122a, einen zweiten Signalkanal 122b, einen dritten Signalkanal 122c, einen ersten Proxy-Kanal 125a, einen zweiten Proxy-Kanal 125b und eine Spannungsreferenzschaltung 48. Der erste, zweite und dritte Signalkanal 122a–122c sind elektrisch über das erste, zweite und dritte Pad 121a–121c jeweils mit dem ersten, zweiten bzw. dritten Photodioden-Sensor 112a–112c gekoppelt. Die Photodioden-Sensoren können Signalströme I_{IN_1}–I_{IN_3} erzeugen, die jeweils in das erste, das zweite, bzw. das dritte Pad 121a–121c einfließen können.
Der erste Signalkanal 122a umfasst einen ersten Verstärker 126a, einen ersten parasitären Versorgungskondensator 123a, einen ersten Rückkopplungskondensator 124a und eine erste Abtastschaltung 128a. Der zweite Signalkanal 122b umfasst einen zweiten Verstärker 126b, einen zweiten parasitären Versorgungskondensator 123b, einen zweiten Rückkopplungskondensator 124b und eine zweite Abtastschaltung 128b. Der dritte Signalkanal 122c umfasst einen dritten Verstärker 126c, einen dritten parasitären Versorgungskondensator 123c, einen dritten Rückkopplungskondensator 124c und eine dritte Abtastschaltung 128c. Der erste Verstärker 126a umfasst einen invertierenden Eingang, der elektrisch mit dem ersten Pad 121a, mit einem ersten Ende des ersten parasitären Versorgungskondensators 123a und mit einem ersten Ende des ersten Rückkopplungskondensators 124a verbunden ist. Der erste Verstärker 126a umfasst ferner einen nicht-invertierenden Eingang, der elektrisch mit der Spannungsreferenzschaltung 48 verbunden ist und einen Ausgang, der elektrisch mit einem zweiten Ende des ersten Rückkopplungskondensators 124a und mit einem Eingang der ersten Abtastschaltung 128a verbunden ist. Der zweite Verstärker 126b umfasst einen invertierenden Eingang, der elektrisch mit dem zweiten Pad 121b, mit einem ersten Ende des zweiten parasitären Versorgungskondensators 123b und mit einem ersten Ende des zweiten Rückkopplungskondensators 124b verbunden ist. Der zweite Verstärker 126b umfasst ferner einen nicht-invertierenden Eingang, der elektrisch mit der Spannungsreferenzschaltung 48 verbunden ist und einen Ausgang, der elektrisch mit einem zweiten Ende des zweiten Rückkopplungskondensators 124b und mit einem Eingang der zweiten Abtastschaltung 128b verbunden ist. Der dritte Verstärker 126c umfasst einen invertierenden Eingang, der elektrisch mit dem dritten Pad 121c, mit einem ersten Ende des dritten parasitären Versorgungskondensators 123c und mit einem ersten Ende des dritten Rückkopplungskondensators 124c verbunden ist. Der dritte Verstärker 126c umfasst ferner einen nicht-invertierenden Eingang, der elektrisch mit der Spannungsreferenzschaltung 48 verbunden ist, und einen Ausgang, der elektrisch mit einem zweiten Ende des dritten Rückkopplungskondensators 124c und mit einem Eingang der dritten Abtastschaltung 128c verbunden ist. Der erste, zweite und dritte parasitäre Versorgungskondensator 123a–123c umfassen jeweils ferner ein zweites Ende, das elektrisch mit der Stromversorgungsspannung V₁ verbunden ist.
Im Gegensatz zu den Signalkanälen 122a–122c, empfangen der dargestellte erste und zweite Proxy-Kanal 125a, 125b kein Eingangssignal von einem Pad. Der erste und zweite Proxy-Kanal 125a, 125b weisen jedoch eine im Wesentlichen gleiche Schaltungstopologie auf, wie die Signalkanäle 122a–122c. Zum Beispiel umfasst der erste Proxy-Kanal 125a einen vierten Verstärker 126d, einen vierten parasitären Versorgungskondensator 123d, einen vierten Rückkopplungskondensator 124d und eine vierte Abtastschaltung 128d, und der zweite Proxy-Kanal 125b umfasst einen fünften Verstärker 126e, einen fünften parasitären Versorgungskondensator 123e, einen fünften Rückkopplungskondensator 124e und eine fünfte Abtastschaltung 128e. Der vierte Verstärker 126d umfasst einen invertierenden Eingang, der elektrisch mit einem ersten Ende des vierten parasitären Versorgungskondensators 123d und einem ersten Ende des vierten Rückkopplungskondensators 124d verbunden ist. Der vierte Verstärker 126d umfasst ferner einen nicht-invertierenden Eingang, der elektrisch mit der Spannungsreferenzschaltung 48 verbunden ist und einen Ausgang, der elektrisch mit einem zweiten Ende des vierten Rückkopplungskondensators 124d und mit einem Eingang der vierten Abtastschaltung 128d verbunden ist. Der fünfte Verstärker 126e umfasst einen invertierenden Eingang, der elektrisch mit einem ersten Ende des fünften parasitären Versorgungskondensators 123e und einem ersten Ende des fünften Rückkopplungskondensators 124e verbunden ist. Der fünfte Verstärker 126e umfasst ferner einen nicht-invertierenden Eingang, der elektrisch mit der Spannungsreferenzschaltung 48 verbunden ist und einen Ausgang, der elektrisch mit einem zweiten Ende des fünften Rückkopplungskondensators 124e und mit einem Eingang der fünften Abtastschaltung 128e verbunden ist.
Der erste und der zweite Proxy-Kanal 125a, 125b können einen Common-Mode-Fehler aufweisen, der demjenigen der Signalkanäle 122a–122c gleicht. Zum Beispiel kann der erste und zweite Proxy-Kanal 125a, 125b eine ähnliche Schaltungstopologie und Schaltungsanordnung aufweisen und die gleichen Referenzsignale empfangen wie die Signalkanäle 122a–122c. Dementsprechend können der erste und der zweite Proxy-Kanal 125a, 125b einen ähnlichen systematischen Offset aufweisen, z. B. einen mit einem Schaltungslayout oder mit einer Ladungsinjektion der Abtastschaltungen 128a–128b einhergehenden systematischen Offset. Außerdem kann das Common-Mode-Rauschen des ersten und zweiten Proxy Kanals 125a, 125b dem der Signalkanäle 122a–122c entsprechen. Zum Beispiel können Stromversorgungsrauschen, wie z. B. ein durch die parasitären Kondensatoren 123a–123e in die Signalkanäle eingekoppeltes Rauschen der Versorgungsspannung V₁, Common-Mode-Rauschen der Spannungsreferenzschaltung 48 und/oder Common-Mode-Rauschen einer zur Vorspannung der Verstärker 126a–126b verwendeten Vorspannschaltung, zwischen dem Proxy-Kanälen 125a, 125b und den Signalkanälen 122a–122c im Wesentlichen gleich sein.
Obwohl es in dieser Figur nicht dargestellt ist, kann ein Subtraktionsblock zum Erzeugen von Common-Mode-rauschunterdrückten Ausgangssignalen mittels der Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} und der Proxy-Ausgangsspannungen V_{PROXY_1} und V_{PROXY_2} vorgesehen sein. Zum Beispiel können die Proxy-Ausgangsspannungen V_{PROXY_1} und V_{PROXY_2} gemittelt werden und die gemittelte Proxy-Ausgangsspannung kann von jeder der Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} subtrahiert werden, um mehrere Common-Mode-rauschunterdrückten Ausgangsspannungen zu erzeugen. Der Subtraktionsblock kann als Analogblock ausgeführt sein, wie der Subtraktionsblock 42 von 3, oder als Digitalblock, wie der Prozessor 68 von 4A–6. Außerdem können, obwohl in 7 zwei Proxy-Kanäle 125a, 125b und drei Signalkanäle 122a–122c dargestellt sind, auch mehr oder weniger Proxy-Kanäle und/oder Signalkanäle umfasst sein.
Die dargestellten Signalkanäle 122a–122c sind Integrationsschaltungen, die dazu ausgelegt sind, Ausgangsspannungen V_{OUT_1}–V_{OUT_3} zu erzeugen, die etwa dem Integral über die Zeit der Signalströme I_{IN_1}–I_{IN_3} von den Photodioden-Sensoren 112a–112c proportional sind. Obwohl es in 7 nicht dargestellt ist, kann ein Schalterstromkreis enthalten sein, um das Potenzial der nichtinvertierenden Eingänge der Verstärker 126a–126e zu steuern, um so die Steuerung des Zeitintervalls zu unterstützen, über das die Integration durchgeführt wird. Die Verstärker 126a–126e können beliebige geeignete Verstärker sein, einschließlich zum Beispiel Verstärker mit relativ hoher Verstärkung in komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter(CMOS-)Technologie. Die Abtastschaltungen 128a–128e können dazu verwendet werden, die Ausgänge der Verstärker 126a–126e abzutasten. In einer Ausführungsform sind die Abtastschaltungen 128a–128e korrelierte Doppel-Abtastschaltungen, die dazu ausgelegt sind, zwei Abtastungen pro Zyklus durchzuführen, um die Reduzierung der Offsetfehler der Verstärker 128a–128e zu unterstützen. Obwohl in 7 ein Beispiel eines Signalkanals dargestellt ist, können die vorliegend beschriebenen Common-Mode-Rauschunterdrückungs-Systeme auch in Kombination mit anderen Arten von Signalkanälen verwendet werden.
In der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen können Elemente oder Merkmale als ”verbunden” oder miteinander ”gekoppelt” bezeichnet sein. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, bedeutet „verbunden” im hier verwendeten Sinn, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Merkmal verbunden ist, und zwar nicht unbedingt mechanisch. Ebenso bedeutet, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, „gekoppelt”, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Merkmal gekoppelt ist, und zwar nicht unbedingt mechanisch. Somit können, obwohl in verschiedenen schematischen Darstellungen in den Figuren beispielhafte Anordnungen von Elementen und Komponenten gezeigt sind, in einer Ausführung in der Praxis auch zusätzliche Zwischenelemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten vorhanden sein (unter der Voraussetzung, dass die Funktionalität der dargestellten Schaltungen nicht beeinträchtigt wird).
Anwendungen
Vorrichtungen, in denen die oben beschriebenen Systeme eingesetzt werden, können in verschiedenen elektronischen Geräten umgesetzt werden. Beispiele für elektronische Geräte umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Verbraucherelektronikprodukte, Teile der Verbraucherelektronikprodukte, elektronische Testgeräte, medizinische Elektronikprodukte, usw. Beispiele für die elektronischen Geräte können auch Speicherchips, Speichermodule, Schaltungen optischer Netze oder anderer Kommunikationsnetze, und Plattenlaufwerkschaltungen umfassen. Bei den Verbraucherelektronikprodukten kann es sich zum Beispiel, ohne auf diese beschränkt zu sein, um ein Mobiltelefon, ein Telefon, ein Fernsehgerät, einen Computer-Monitor, einen Computer, einen Taschencomputer, einen elektronischen Organizer, ein Mikrowellengerät, einen Kühlschrank, ein Automobil, eine Stereoanlage, einen Kassettenrekorder oder ein Kassettenabspielgerät, einen DVD-Player, einen CD-Player, einen Videorekorder, einen MP3-Player, ein Radio, einen Camcorder, eine Kamera, eine Digitalkamera, einen tragbaren Speicherchip, eine Waschmaschine, einen Trockner, einen Waschtrockner, ein Kopiergerät, ein Faxgerät, einen Scanner, ein multifunktionales Peripheriegerät, eine Armbanduhr, eine Uhr, usw. handeln. Die medizinischen Elektronikprodukte können umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, einen Digital-Röntgendetektor, einen CT-(Computertomographie-)Scanner, ein Ultraschall-System, ein Kernspintomographie-System, usw. Ferner kann das elektronische Gerät auch unfertige Produkte umfassen.
Obwohl diese Erfindung anhand bestimmter Ausführungen beschrieben wurde, fallen auch andere Ausfürungen die sich für den Fachmann ergeben in den Umfang der Erfindung, einschließlich Ausführungen die nicht alle hier beschriebenen Merkmale und Vorteile bereitstellen. Darüber hinaus können die verschiedenen vorgehend beschriebenen Ausführungen kombiniert werden, um weitere Ausführungen zur Verfügung zu stellen. Ferner können bestimmte, im Zusammenhang mit einer Ausführung gezeigte Merkmale auch in andere Ausführungen aufgenommen werden. Dementsprechend ist der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nur durch Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche festgelegt.

Claims

Vorrichtung, mit: einer integrierten Schaltung (Integrated Circuit, IC) mit: mehreren Signalkanälen, die dazu ausgelegt sind, mehrere Eingangssignale zu empfangen und die mehreren Eingangssignale zu verarbeiten, um mehrere Ausgangssignalen zu erzeugen, wobei jeder der mehreren Signalkanäle eine im Wesentlichen den anderen ähnliche Schaltungstopologie aufweist; einem ersten Proxy-Kanal mit einer im Wesentlichen ähnlichen Schaltungstopologie wie die mehreren Signalkanäle, wobei der erste Proxy-Kanal dazu ausgelegt ist, ein Proxy-Ausgangssignal zu erzeugen, das einem Common-Mode-Rauschen der mehreren Signalkanäle zugeordnet ist, und einem Subtraktionsblock, der dazu ausgelegt ist, das Proxy-Ausgangssignal von den mehreren Ausgangssignalen zu subtrahieren, um mehrere modifizierte Ausgangssignale zu erzeugen, so dass ein Common-Mode-Fehler der mehreren modifizierten Ausgangssignale reduziert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Proxy-Kanal und jeder der mehreren Signalkanäle ferner einen elektrisch mit einer Stromversorgungsspannung verbundenen Verstärker einschließt, wobei das Proxy-Ausgangssignal ferner eine Komponente einschließt, die einem Common-Mode-Rauschen der Stromversorgung zugeordnet ist, und wobei der Subtraktionsblock dazu ausgelegt ist, das Common-Mode-Rauschen der Stromversorgung aus jedem der mehreren Ausgangssignale auszusubtrahieren, um die mehreren modifizierten Ausgangssignale zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit einer Vorspannschaltung zum Vorspannen jedes der Verstärker und einer Referenzschaltung zum Erzeugen einer Referenzspannung für die Verstärker, wobei das Proxy-Ausgangssignal ferner eine Komponente einschließt, die einem Common-Mode-Rauschen der Vorspannschaltung und der Referenzschaltung zugeordnet ist, und wobei der Subtraktionsblock dazu ausgelegt ist, das Common-Mode-Rauschen der Vorspannschaltung und Referenzschaltung von jedem der mehreren Ausgangssignale zu subtrahieren, um die mehreren modifizierten Ausgangssignale zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Proxy-Kanal und jeder der mehreren Signalkanäle im Wesentlichen die gleiche Schaltungsanordnung aufweisen, wobei das Proxy-Ausgangssignal ferner eine Komponente einschließt, die einem systematischen Offset der Schaltungsanordnung zugeordnet ist, und wobei der Substraktionsblock dazu ausgelegt ist, den systematischen Offset aus jedem der mehreren Ausgangssignale auszusubtrahieren, um die mehreren modifizierten Ausgangssignale zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit mehreren auf der Oberfläche der integrierten Schaltung angeordneten Pads, und dazu ausgelegt, die mehreren Eingangssignale zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, ferner mit mehreren Photodetektoren, die elektrisch mit den mehreren Pads gekoppelt sind, wobei die mehreren Photodetektoren dazu ausgelegt sind, die mehreren Eingangssignale zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste Proxy-Kanal und jeder der mehreren Signalkanäle eine elektrische Schaltung umfasst, die dazu ausgelegt ist, die mehreren Eingangssignale von den Photodetektoren zu integrieren, um die mehreren Ausgangssignale zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste Proxy-Kanal und jeder der mehreren Signalkanäle einen Kondensator und einen Verstärker mit einem nichtinvertierenden Eingang, einem invertierenden Eingang und einem Ausgang umfasst, wobei der Kondensator elektrisch zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit mindestens einem zusätzlichen Proxy-Kanal und einem Zufallsrauschunterdrückungsblock, wobei jeder der mindestens einen zusätzlichen Proxy-Kanäle ein Proxy-Ausgangssignal umfasst, und wobei der Zufallsrauschunterdrückungsblock dazu ausgelegt ist, unter Verwendung des Proxy-Ausgangssignals des ersten Proxy-Kanals und des Proxy-Ausgangssignals von jedem der mindestens einen zusätzlichen Proxy-Kanäle ein zufallsrauschunterdrücktes Proxy-Ausgangssignal zu erzeugen, und wobei der Subtraktionsblock dazu ausgelegt ist, die mehreren modifizierten Ausgangssignale durch Subtrahieren der zufallsrauschunterdrückten Ausgangssignale von jedem der mehreren Ausgangssignale zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Zufallsrauschunterdrückungsblock dazu ausgelegt ist, das Proxy-Ausgangssignal von dem ersten Proxy-Kanal und das Proxy-Ausgangssignal von jedem der mindestens einen zusätzlichen Kanäle zu mitteln, um das zufallsrauschunterdrückte Proxy-Signal zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Subtraktionsblock eine geschaltete Kondensatorschaltung umfassend mehrere Schalter und mehrere Kondensatoren einschließt, wobei die geschaltete Kondensatorschaltung dazu ausgelegt ist, jeden der mehreren Kondensatoren zu laden, um mehrere Spannungen zu erzeugen, die gleich etwa einer Differenz zwischen den mehreren Ausgangssignalen und dem Proxy-Ausgangssignal des ersten Proxy-Kanals sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Subtraktionsblock einen Analog-Digital-Wandler und einen Prozessor einschließt, wobei der Subtraktionsblock dazu ausgelegt ist, den Analog-Digital-Wandler zu verwenden, um das Proxy-Ausgangssignal des ersten Proxy-Kanals und die mehreren Ausgangssignale in digitale Daten umzuwandeln, und wobei der Prozessor dazu ausgelegt ist, die digitalen Daten zu verarbeiten, um die mehreren modifizierten Ausgangssignale zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Subtraktionsblock ferner mindestens einen Multiplexer zum Multiplexen des Proxy-Ausgangssignals des ersten Proxy-Kanals und der mehreren Ausgangssignale einschließt, um mindestens einen seriellen Datenstrom zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Signalkanäle dazu ausgelegt sind, die mehreren Eingangssignale von einem oder mehreren Bildsensoren zu empfangen.
Verfahren zur Reduzierung von Common-Mode-Fehlern, wobei das Verfahren einschließt: Verarbeiten von mehreren Eingangssignalen unter Verwendung von mehreren Signalkanälen, um mehrere Ausgangssignale zu erzeugen, wobei jeder der mehreren Signalkanäle jeweils eine im Wesentlichen ähnliche elektrische Schaltungsanordnung einschließt; Erzeugen eines Proxy-Ausgangssignals mittels eines ersten Proxy-Kanals, der eine im Wesentlichen ähnliche elektrische Schaltung einschließt, wie die mehreren Signalkanäle, wobei das Proxy-Ausgangssignal einem Common-Mode-Rauschen der mehreren Signalkanäle zugeordnet ist, und Erzeugen von mehreren modifizierten Ausgangssignalen unter Verwendung des Proxy-Ausgangssignals von dem ersten Proxy-Kanal, um die mehreren Ausgangssignale zu modifizieren, so dass ein Common-Mode-Fehler reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Proxy-Ausgangssignal ferner eine Komponente einschließt, die einem systematischen Offset der im Wesentlichen ähnlichen elektrischen Schaltungsanordnung zugeordnet ist, wobei die Erzeugung der mehreren modifizierten Ausgangssignale ferner Aussubtrahieren des systematischen Offsets aus jedem der mehreren Ausgangssignale einschließt.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner einschließend Erzeugen mindestens eines weiteren Proxy-Ausgangssignals unter Verwendung mindestens eines weiteren Proxy-Kanals, der eine im Wesentlichen ähnliche elektrische Schaltungsanordnung einschließt wie die mehreren Signalkanäle.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner einschließend Erzeugen eines zufallsrauschunterdrückten Proxy-Signals durch Mitteln der Proxy-Signalausgabe von dem ersten Proxy-Kanal und jedes der mindestens einen zusätzlichen Proxy-Ausgangssignale von dem mindestens einen zusätzlichen Proxy-Kanal, wobei das Erzeugen der mehreren modifizierten Ausgangssignale ferner Subtrahieren des zufallsrauschunterdrückten Proxy-Signals von jedem der mehreren Ausgangssignale einschließt.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner einschließend Empfangen der mehreren Signalkanäle von einem oder mehreren Bildsensoren.
Vorrichtung, mit: einer integrierten Schaltung (Integrated Circuit, IC) mit: mehreren Signalkanälen, die dazu ausgelegt sind, mehrere Eingangssignale zu empfangen und die mehreren Eingangssignale zu verarbeiten, um mehrere Ausgangssignale zu erzeugen, wobei jeder der mehreren Signalkanäle eine im Wesentlichen den anderen ähnliche Schaltungstopologie aufweist; einem ersten Proxy-Kanal mit einer im Wesentlichen ähnlichen Schaltungstopologie wie die mehreren Signalkanäle, wobei der erste Proxy-Kanal dazu ausgelegt ist, ein Proxy-Ausgangssignal zu erzeugen, das einem Common-Mode-Rauschen der mehreren Signalkanäle zugeordnet ist, und einem Mittel um das Proxy-Ausgangssignal von den mehreren Ausgangssignalen zu subtrahieren, um mehrere modifizierte Ausgangssignale zu erzeugen, so dass ein Common-Mode-Fehler der mehreren modifizierten Ausgangssignale reduziert wird.
Vorrichtung, mit: einer integrierten Schaltung (Integrated Circuit, IC) mit: einem Signalkanal, der dazu ausgelegt ist, ein Eingangssignal zu empfangen und das Eingangssignal zu verarbeiten, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, einem Proxy-Kanal mit einer im Wesentlichen ähnlichen Schaltungstopologie wie der Signalkanal, wobei der Proxy-Kanal dazu ausgelegt ist, ein Proxy-Ausgangssignal zu erzeugen, das einem Common-Mode-Rauschen des Signalkanals zugeordnet ist, und einem Subtraktionsblock, der dazu ausgelegt ist, das Proxy-Ausgangssignal von dem Ausgangssignal zu subtrahieren, um ein modifiziertes Ausgangssignal zu erzeugen, so dass ein Common-Mode-Fehler des modifizierten Ausgangssignals reduziert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Proxy-Kanal und der Signal-Kanal jeweils ferner einen elektrisch mit einer Stromversorgungsspannung verbundenen Verstärker einschließen, wobei das Proxy-Ausgangssignal ferner eine Komponente einschließt, die einem Common-Mode-Rauschen der Stromversorgung zugeordnet ist, und wobei der Subtraktionsblock dazu ausgelegt ist, das Common-Mode-Rauschen der Stromversorgung aus dem Ausgangssignal auszusubtrahieren, um das modifizierte Ausgangssignal zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 22, ferner einschließend eine Vorspannschaltung zum Vorspannen jedes der Verstärker und eine Referenzschaltung zum Erzeugen einer Referenzspannung für die Verstärker, wobei das Proxy-Ausgangssignal ferner eine Komponente einschließt, die einem Common-Mode-Rauschen der Vorspannschaltung und Referenzschaltung zugeordnet ist, und wobei der Subtraktionsblock dazu ausgelegt ist, das Common-Mode-Rauschen der Vorspannschaltung und Referenzschaltung aus dem Ausgangssignal auszusubtrahieren, um das modifizierte Ausgangssignal zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Proxy-Kanal und der Signalkanal im Wesentlichen den gleichen Schaltungsaufbau aufweisen, wobei das Proxy-Ausgangssignal ferner eine Komponente einschließt, die einem systematischen Offset der Schaltungsanordnung zugeordnet ist, und wobei der Subtraktionsblock dazu ausgelegt ist, den systematischen Offset aus dem Ausgangssignal auszusubtrahieren, um das modifizierte Ausgangssignal zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, ferner einschließend ein Pad, das auf der Oberfläche der integrierten Schaltung angeordnet und dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, ferner einschließend einen Photodetektor, der elektrisch mit dem Pad verbunden ist, wobei der Photodetektor dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal zu erzeugen.