DE102009045525A1

DE102009045525A1 - System und Verfahren zum Beseitigen von Nichtlinearitäten und Löschen von Offset-Fehlern in Komparatorbasierten/Nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltungen

Info

Publication number: DE102009045525A1
Application number: DE102009045525A
Authority: DE
Inventors: Robert Wolf; Christoph Cupertino Lang; Xinyu San Jose Xing; Sam Menlo Park Kavusi; Chinwuba Albany Ezekwe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2029-10-10
Also published as: US7936291B2; US20100090724A1; JP5473525B2; JP2010093818A; DE102009045525B4

Abstract

Ein Verfahren kompensiert Fehler in einem Ausgangssignal einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung. Das Verfahren umfasst mit einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung ein Erzeugen eines ersten Ausgangssignals mit einem Eingangssignal, mit einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung ein Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals mit dem Eingangssignal einer entgegengesetzten Polarität, und ein Subtrahieren des zweiten Ausgangssignals von dem ersten Ausgangssignal, um ein endgültiges Ausgangssignal für die komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung zu erzeugen.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenlegung betrifft im Allgemeinen Schwachstromschaltkondensatorschaltungen und insbesondere Schwachstromschalt kondensatorschaltungen in einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Bauweise.
HINTERGRUND
Schaltkondensatorschaltungen werden häufig bei Kleinleistungsanwendungen verwendet, wie zum Beispiel bei Analog/Digital (A/D) Konvertern und Filteranwendungen. Diese Schaltungen werden zeitdiskret betrieben und umfassen typischerweise mehrere Stufen. Jede Stufe umfasst oftmals einen Operationsverstärker oder einen Transkonduktanz-Operationsverstärker. Diese Bauelemente verbrauchen während des ganzen Arbeitszyklus Energie und die Einschwingzeit für die Ausgangsspannung dauert ziemlich lange, da das Ausgangssignal exponential mit der Zeit ausschwingt.
Eine herkömmliche Schaltkondensatorabtaststufe ist in 8 gezeigt und eine Schaltkondensatorverstärkerstufe ist in 9 gezeigt. Der Offset an der Eingangsstufe ist in dem Graphen des Eingangssignals in 10 gezeigt. Der Ausgang der Verstärkerstufe 500 kann durch Vin × Cin/Cfb ausgedrückt werden. Die Einschwingzeit für dieses Ausgangssignal ist in dem Graph von 11 gezeigt. Falls vierzehn Bits an Genauigkeit für den Ausgang benötigt werden, dann wird zehn Mal der Parameter für den Ausgang benötigt, um ausreichend auszuschwingen. Während der Zeit, in der die Ausgangsspannung einschwingt, verbraucht die Stufe Strom um die Ausgangsspannung zu erzeugen. Ein Erhöhen des Stroms kann zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit zum Erzeugen des Ausgangs für die Schaltung führen; jedoch verursacht diese Maßnahme, dass die Schaltung mehr Strom verbraucht.
Um auf die Frage einzugehen, die auf Schaltkondensatorschaltungen zurückzuführen ist, wurden komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltungen konstruiert und eingeführt. Die Abtaststufe dieser Schaltungen ist im Wesentlichen dieselbe wie die, welche für die Schaltkondensatorschaltung in 8 gezeigt ist. Bei den Verstärkerstufen für diese Arten von Schaltungen, von welchen ein Beispiel in 12 gezeigt ist, wird der Operationsverstärker oder Transkonduktanz-Operationsverstärker durch einen Komparator 604 und eine geregelte Stromquelle 608 ersetzt. In Erwiderung auf den Komparator, der an seinen Eingängen einen virtuellen Massezustand erfasst, schaltet der Komparator die geregelte Stromquelle ab, so dass die Stromquelle keinen Strom mehr leitet. Weil die Stromquelle nur für eine relativ kurze Zeitdauer angeschaltet ist, verringern diese Schaltungen den gesamten Energieverbrauch. Darüber hinaus fährt die Stromquelle die Ausgangsspannung linear hoch, was zu einer schnelleren Einschwingzeit und zu kürzeren Arbeitszyklen führt. Außerdem sind Komparatoren einfacher als Operationsverstärker oder Transkonduktanz-Operationsverstärker, und können daher typischerweise mit weniger Fläche realisiert werden.
Das Einganssignal und das Ausgangssignal für eine komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltung ist in 13 bzw. 14 gezeigt. Während die lineare Form für diese Signale schnellere Ansprechzeiten liefert, ergibt das Überschwingen in diesen Signalen einen positiven Offset. Die ses Überschwingen erzeugt sowohl einen Offset-Fehler als auch einen Linearitäts-Fehler in den Signalen. Diese Fehler werden durch bestimmte Parameter der Schaltung beeinflusst, wie beispielsweise eine Komparatorverzögerung und das nichtlineare Ansprechverhalten von einigen Bauelementen der Schaltung, wie zum Beispiel Schalter. Um auf die Frage des Offset-Fehlers einzugehen, wurden einige Anstrengungen unternommen, um eine zweite geregelte Stromquelle mit einem viel kleineren Wert für eine Feinseinstellung zu verwenden.
ZUSAMMENFASSUNG
Um auf die Fragen einzugehen, die von komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltungen herrühren, wurde ein korrelierter zweifach abgetasteter Eingang für solch eine Schaltung entwickelt. Eine Schaltung umfasst eine Abtaststufe, die eingerichtet ist, um ein Eingangssignal mit entgegen gesetzten Polaritäten zu speichern, ein Paar Eingangsschalter, wobei jeder Eingangsschalter einen Eingang aufweist, der an die Abtaststufe gekoppelt ist, einen Komparator mit einem ersten Eingang, der an einen Ausgang von jedem Eingangsschalter in dem Paar von Schaltern gekoppelt ist, eine geregelte Stromquelle mit einem geregelten Eingang, der an einen Ausgang des Komparators gekoppelt ist, einen Rückkopplungskondensator, der zwischen einen Ausgang der geregelten Stromquelle und den Eingang des Komparators gekoppelt ist, ein Paar Ausgangsschalter, wobei jeder Ausgangsschalter einen Eingang aufweist, der an den Ausgang der geregelten Stromquelle gekoppelt ist, ein Paar Ausgangskondensatoren, wobei jeder Eingang der Ausgangskondensatoren an einen Ausgang von einem der Ausgangsschalter gekoppelt ist und jeder Ausgang der Ausgangskondensatoren an einen zweiten Eingang des Komparators gekoppelt ist, und einem Regler, um Stellsignale für die Eingangsschalter und die Ausgangsschalter zu erzeugen, wobei der Regler eingerichtet ist, um Signa le zu erzeugen, um selektiv die Eingangsschalter an den Eingang des Komparators in Synchronisation mit den Ausgangsschaltern zu koppeln, die selektiv an die Ausgangskondensatoren gekoppelt sind, um es der komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltung zu ermöglichen, zwei Ausgangssignale zu erzeugen, von welchen eines in einem Ausgangskondensator gespeichert wird und das andere in dem anderen Ausgangskondensator gespeichert wird.
Der Regler kann ebenfalls eingerichtet sein, um die beiden Ausgangskondensatoren zu koppeln, um ein Ausgangssignal von dem anderen Ausgangssignal zu subtrahieren, um Fehler in den zwei Ausgangssignalen von dem anderen zu beseitigen.
Ein Verfahren kompensiert Fehler in einer komparatorbasierten Schaltung. Das Verfahren umfasst mit einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung ein Erzeugen eines ersten Ausgangssignals mit einem Eingangssignal, mit der komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung ein Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals mit dem Eingangssignal einer entgegen gesetzten Polarität, und ein Subtrahieren des zweiten Ausgangssignals von dem ersten Ausgangssignal, um endgültiges Ausgangssignal für die komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung zu erzeugen.
Ein weiteres Verfahren kompensiert ebenfalls Offset-Fehler in einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung. Das Verfahren umfasst ein Regeln eines Eingangs an eine komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung auf eine erste bekannte Spannung, ein Speichern eines Ausgangssignals, das durch die komparatorbasier te/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung als ein System-Offset erzeugt wird, ein Betreiben der komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung durch Koppeln von Eingangsspannungen an die komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, und ein Subtrahieren des gespeicherten System-Offset von dem erzeugten Ausgangssignal, um ein endgültiges Ausgangssignal für die komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung zu liefern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorangehenden Aspekte und weitere Merkmale eines Verfahrens und Systems, das eine Kompensation von Offset-Fehlern und Nichtlinearitäten in einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung ermöglicht, wird in der folgenden Beschreibung, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen erläutert.
1 zeigt ein schematisches Diagramm einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung, die ein korreliertes zweifaches Abtasten durchführt, um Fehler von den Ausgangssignalen der Schaltung zu löschen.
2 zeigt ein Flussdiagramm von einem Verfahren zum Betreiben einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung mit einem korrelierten zweifachen Abtasten der Eingangsstufe, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, von welchem durch Nichtlinearitäten verursachte Fehler in der Schaltung gelöscht worden sind.
3 zeigt ein schematisches Diagramm einer Phase einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung (Schalter sind wegen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt), in welcher einer der Eingangskondensatoren von 1 an einen Eingang des Komparators der Schaltung gekoppelt ist, und ein entsprechender Ausgangskondensator an die geregelte Stromquelle gekoppelt worden ist.
4 zeigt ein schematisches Diagramm einer Phase einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung (Schalter sind wegen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt), in welcher der andere Kondensator der Eingangskondensatoren von 1 an einen Eingang des Komparators der Schaltung gekoppelt ist, und ein entsprechender Ausgangskondensator an die geregelte Stromquelle gekoppelt worden ist.
5 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführung einer Eingangsstufe (Schalter sind wegen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt), die verwendet werden kann, um das Eingangssignal in einer unterschiedlichen Polarität von 1 abzutasten.
6 zeigt ein schematisches Diagramm der beiden Ausgangskondensatoren der komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung (Schalter sind wegen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt), die gegenseitig gekoppelt sind, um die zwei Ausgangssignale zu subtrahieren und Fehler in dem endgültigen Ausgangssignal der Schaltung zu löschen.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Messen eines Offset-Fehlers in einer komparator basierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung, welche verwendet wird, um das Ausgangssignal während eines Betriebs der Schaltung einzustellen.
8 zeigt ein schematisches Diagramm einer Abtastphase für eine Schaltkondensatorschaltung (Schalter sind wegen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt).
9 zeigt ein schematisches Diagramm einer Phase einer Schaltkondensatorschaltung (Schalter sind wegen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt).
10 zeigt einen Graph eines Eingangssignals zu der Abtaststufe von 8.
11 zeigt einen Graph eines Ausgangssignals von der Schaltkondensatorschaltung von 9.
12 zeigt ein schematisches Diagramm einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung (Schalter sind wegen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt).
13 zeigt einen Graph eines Eingangssignals zu der Abtaststufe der komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung von 12.
14 zeigt einen Graph eines Ausgangssignals der komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung von 12.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine Schaltung 10, die es einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schalt kondensatorschaltung ermöglicht, ein Ausgangssignal in einer Art und Weise zu erzeugen, die Fehler in dem Ausgangssignal löscht, ist in 1 gezeigt. Die Schaltung 10 umfasst einen Schaltkreis 14 und einen Schaltkreis 16. Die Eingangssignalquelle 12 ist an das Schaltnetzwerk 14 gekoppelt, welches an das Schaltnetzwerk 16 durch die Signalkondensatoren 20 und 24 gekoppelt ist. Der Schaltkreis 16 ist an einen ersten Eingang eines Komparators 38 gekoppelt. Der Komparator 38 erzeugt ein Stellsignal an seinem Ausgang, das zu einer geregelten Stromquelle 40 geliefert wird. Das Stellsignal schaltet die geregelte Stromquelle 40 ein und aus, um einen der Ausgangskondensatoren 54 und 58 zu laden. Die Ausgangskondensatoren 54 und 58 sind an die Schaltnetzwerke 50 und 52 gekoppelt. Alle Schaltkreise 14, 16, 50 und 52 sind an den Regler 30 gekoppelt, um Stellsignale zu empfangen. Der Betrieb der Schaltkreise wird unterhalb mit Bezug auf 2 erläutert. Die Schaltnetzwerke werden geregelt, um zwei Pfade an der Eingangsstufe und der Ausgangsstufe bereitzustellen. Ein Pfad liefert eine positive Verstärkung und der andere liefert eine negative Verstärkung. Die beiden Verstärkungen sind gleich, aber weisen entgegen gesetzte Polaritäten auf. Ein Rückkopplungskondensator 48 ist zwischen dem Ausgang des Komparators 38 und dem invertierenden Eingang des Komparators für eine Regelung gekoppelt.
Ein Flussdiagramm, das ein allgemeines Regelungsschema für die Schaltung 10 von 1 darstellt, ist in 2 gezeigt. Das Verfahren beginnt durch Koppeln eines Schaltkreises an einen der Eingangskondensatoren (Block 60), den ausgewählten Eingangskondensator an den Komparator (Block 64), und den Ausgang der geregelten Stromquelle an den ent sprechenden Ausgangskondensator (Block 68). Das Eingangssignal kann zum Beispiel zuerst an den Eingang des Komparators durch einen Pfad durch den Schaltkreis 14, Eingangskondensator 20, und dem Schaltkreis 16 gekoppelt werden. Dieser Pfad ermöglicht es dem Komparator 38 und der geregelten Stromquelle 40, ein Ausgangssignal von dem Eingangssignal zu erzeugen. Dieser Ausgang wird via den Schaltkreisen 50 und 52 an den Ausgangskondensator 54 für eine Speicherung geliefert. Dieser Betrieb der Schaltung wird schematisch in 3 dargestellt. Sobald das erste Ausgangssignal von dem Eingangssignal erzeugt wird, bestimmt das Verfahren, ob alle Ausgangssignale erzeugt worden sind (Block 70). Falls lediglich ein Ausgangssignal erzeugt worden ist, wird der erste Eingangspfad abgekoppelt (Block 74) und das Verfahren wird für die anderen Pfade durch die Kondensatoren, Eingangsschaltkreise, und Ausgangsschaltkreise wiederholt (Block 60–68). In dem behandelten Fall würde der erste Eingangspfad, der durch Schaltkreise 14, 16, 50 und 52 bereitgestellt ist, von den Kondensatoren 20 und 54 abgekoppelt werden, und das Eingangssignal 12 würde an den Kondensator 24 durch einen anderen Pfad durch die Schaltkreise 14 und 16 und dann an den Eingang des Komparators 38 gekoppelt werden. Der Ausgang der Stromquelle 40 würde an den Ausgangskondensator 58 durch einen anderen Pfad durch Schaltkreise 50 und 52 gekoppelt werden. Der Betrieb der Schaltung wird schematisch in 4 dargestellt. Der erste Pfad erzeugt eine negative Ausführung des Eingangssignals, das verwendet wurde, um das erste Ausgangssignal zu erzeugen, das in Kondensator 54 gespeichert wird. Somit ist das Ausgangssignal, das in dem Kondensator 58 gespeichert wird, die Operation der Schaltungsübertragungsfunktion auf einem Eingangssignal der entgegen gesetzten Polarität. Wie unterhalb mit Bezug auf die Taylor-Reihe beschrieben, die verwendet werden kann, um diese Übertragungsfunktion darzustellen, kann ein Ausgangssignal von dem anderen Ausgangssignal subtrahiert werden, um das endgültige Ausgangssignal für die Schaltung 10 zu erzeugen. In dem Verfahren von 2 wird diese Subtraktion (Block 78) durch Regeln der Schaltkreise 50 und 52 durchgeführt, so dass sie die beiden Ausgangskondensatoren zusammenkoppeln, um ein endgültiges Ausgangssignal entsprechend zu solch einer Subtraktion zu erzeugen.
Ein Beispiel einer Eingangsabtaststufe, die verwendet werden kann, um den Schaltkreis 14 und den Schaltkreis 16 zu realisieren, ist in 5 gezeigt. In dieser Schaltung sind die Eingangskondensatoren 20 und 24 mit entgegen gesetzten Polaritäten eingerichtet, um eine positive Ausführung des Eingangssignals in einem Kondensator und eine negative Ausführung des Eingangssignals in dem anderen Kondensator zu speichern. Weitere Eingangsabtaststufen können verwendet werden, um die beiden Eingangssignale zu erzeugen, die bis auf ihre Polaritäten dieselben sind. In ähnlicher Weise kann der Regler verwendet werden, um die beiden Kondensatoren wie in 6 gezeigt zueinander zu koppeln, um ein Ausgangssignal von dem anderen Ausgangssignal zu subtrahieren. Dieses Ausgangssignal entspricht der zweiten unterhalb beschriebenen Taylor-Reihen-Übertragungsfunktion. Diese Subtraktion ermöglicht es, dass die Fehler in den beiden Ausgangssignalen voneinander subtrahiert werden, und das endgültige Ausgangssignal stellt ein linearer ansprechendes Signal dar.
Der Regler, der die Stellsignale für die Schaltkreise 14, 16, 50 und 52 erzeugt, kann mit einem Prozessor ausgeführt sein, der gespeicherte programmierte Befehle ausführt oder er kann mit diskreten logischen Bauelementen oder beiden ausgeführt sein. Der Regler 30 kann zum Beispiel ein digitaler Signalprozessor (DSP) sein, der ein Programm aus führt oder er kann eine anwenderspezifisch integrierte Schaltung (ASIC) sein. Ohne Berücksichtigung einer Ausführung erzeugt der Regler 30 Stellsignale, die an die Schaltkreise geliefert werden, um Schalter selektiv ein- und auszuschalten. Die Schalter können Transistoren sein, wie beispielsweise Feldeffekttransistoren oder Bipolartransistoren. Diese Schalter werden aktiviert und deaktiviert, um das Koppeln von einem Eingangskondensator und einem Ausgangskondensatoren an die komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung zu synchronisieren, um ein Ausgangssignal von dem Eingangssignal bei einer Polarität zu erzeugen. Die Schalter werden dann betrieben, um die ersten verwendeten Eingangs- und Ausgangskondensatoren von der Schaltung abzukoppeln, und die anderen Eingangs- und Ausgangskondensatoren an die Schaltung zu koppeln, um ein Ausgangssignal von dem Eingang mit entgegen gesetzter Polarität zu erzeugen. Eines der Ausgangssignale wird von dem anderen Eingangssignal subtrahiert, um das endgültige Ausgangssignal zu erzeugen. Die Erläuterung zum Betreiben der Schaltung mit dieser Art eines korrelierten zweifachen Abtastens kann mit Bezug auf die Taylor-Reihe für die Übertragungsfunktion der Schaltung gemacht werden.
Die Übertragungsfunktion einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung kann beschrieben werden mit einer Taylor-Reihe, welche die Form aufweist: f(x) = a0 + a1·x + a2·x2 + a3·x3 + a4·x4 + a5·x5 + K
Das Eingangssignal wird an den Eingang des Komparators in einem korrelierten zweifachen Abtastverfahren durch den Regler 30 geliefert, der Stellsignale an die Schalter in den Schaltkreisen 14 und 16 erzeugt. Die Eingangskondensatoren sind eingerichtet, um das Eingangssignal mit entgegen gesetzten Polaritäten zu speichern. In dem korrelierten zweifachen Abtasteingang wird einer der Kondensatoren an den Komparator 38 gekoppelt, während der andere Eingangskondensator nicht gekoppelt wird, und der eine Eingangskondensator von dem Komparator entkoppelt wird und der andere Eingangskondensator an den Komparator gekoppelt wird. Folglich ist die Übertragungsfunktion für die Schaltung f(x) für einen Eingang und f(–x) für den anderen Eingang. Addiert man diese beiden Ergebnisse zusammen und dividiert durch zwei, führt dies zu:
Was durch eine Taylor-Reihe in der Form ausgedrückt werden kann: fout(x) = a1·x + a3·x3 + a5·x5 + K
Diese Gesamtübertragungsfunktion gibt an, dass die geraden Exponentialausdrücke ebenso wie der a₀-Ausdruck gelöscht werden. Weil der Offset des Komparators und der Offset der Schaltung den a₀-Ausdruck beeinflussen, dämpft eine Eliminierung dieses Terms diese Offset-Fehler ebenso. Dieser Schaltungsaufbau macht die Nichtlinearitäten der Schaltung symmetrisch zu der herkömmlichen Betriebsart der Schaltung, so dass diese Fehler von den Ausgangssignalen durch die Subtraktion gelöscht werden können.
Bei einer anderen Ausführungsform wird eine komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung gemäß einem Offset-Lösch-Verfahren, wie zum Beispiel das in 7 gezeigte Verfahren 400, betrieben. Während eines Kalibrierungsvorgangs wird ein Eingang an einem Komparator in einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung auf eine erste bekannte Spannung eingestellt (Block 404). Bei einer Ausführungsform beträgt diese bekannte Spannung Null Volt. Das Ausgangssignal, das durch die komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung erzeugt wird, wird als ein System-Offset gespeichert (Block 408). Die komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung wird danach durch Koppeln von Eingangsspannungen an die Schaltung betrieben, um Ausgangssignale zu erzeugen (Block 410). Der gespeicherte System-Offset wird von dem erzeugten Ausgangssignalen subtrahiert, um endgültige Ausgangssignale für die komparatorbasierte Schaltung bereitzustellen (Block 414). Dieses Verfahren befasst sich mit Offset-Fehlern in dem endgültigen Ausgangssignal, aber befasst sich nicht notwendigerweise mit Nichtlinearitäten, die in dem Signal auftreten können.
Der Fachmann wird erkennen, dass zahlreiche Abänderungen in Hinblick auf die bestimmten oberhalb beschriebenen Ausführungen gemacht werden können. Demzufolge sind die folgenden Ansprüche nicht als auf die bestimmten, oberhalb erläuterten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkend anzusehen. Die Ansprüche, wie sie ursprünglich dargestellt sind und wie sie geändert werden können, beinhalten Änderungen, Alternativen, Anpassungen, Verbesserungen, Äquivalente und wesentliche Äquivalente der Ausführungsformen und Lehren wie sie hierin offenbart sind, einschließlich jener, die ge genwärtig unvorhergesehen oder unbeachtet sind, und die zum Beispiel von Anmeldern/Patentinhabern oder anderen entstehen können.

Claims

Verfahren zum Kompensieren von Fehlern in einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung, aufweisend: mit einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung ein Erzeugen eines ersten Ausgangssignals mit einem Eingangssignal; mit einer komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung ein Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals mit dem Eingangssignal einer entgegen gesetzten Polarität; und Subtrahieren des zweiten Ausgangssignals von dem ersten Ausgangssignal, um ein endgültiges Ausgangssignal für die komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Ausgangssignal von einem Eingangssignal mit positiver Polarität erzeugt wird; und das zweite Ausgangssignal von einem Eingangssignal mit negativer Polarität erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Speichern des Eingangssignals mit einer Polarität in einem ersten Eingangskondensator; und Speichern des Eingangssignals der entgegen gesetzten Polarität in einem zweiten Eingangskondensator.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Koppeln des Eingangssignals von dem ersten Eingangskondensator an einen Eingang eines Komparators, um das erste Ausgangssignal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner aufweisend: Speichern des ersten Ausgangssignals in einem ersten Ausgangskondensator.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner aufweisend: Abkoppeln des ersten Eingangskondensators von dem Eingang des Komparators; und Koppeln des zweiten Eingangskondensators an den Eingang des Komparators, um das zweite Ausgangssignal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 6, ferne aufweisend: Speichern des zweiten Ausgangssignals auf einem zweiten Ausgangskondensator.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner aufweisend: Zusammenkoppeln des ersten Ausgangskondensators und des zweiten Kondensators, um das zweite Ausgangssignal von dem ersten Ausgangssignal zu subtrahieren.
Verfahren zum Löschen eines Offset in einer komparatorbasierten Schaltung, aufweisend: Regeln eines Eingangs an einem Komparator in einer komparatorbasierten Schaltung auf ein erstes bekanntes Eingangssignal; Speichern eines Ausgangssignals, das durch die komparatorbasierte Schaltung als ein System-Offset erzeugt wird; Betreiben der komparatorbasierten Schaltung durch Koppeln von Eingangsspannungen an die komparatorbasierte Schaltung, um ein Ausgangssignal zu erzeugen; und Subtrahieren des gespeicherten System-Offset von dem erzeugten Ausgangssignal, um ein endgültiges Ausgangssignal für die komparatorbasierte Schaltung bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das erste bekannte Signal, auf welches der Komparatoreingang eingestellt wird, ein Null Volt Signal ist.
Komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung mit einer Fehlerlöschung, aufweisend: eine Abtaststufe, die eingerichtet ist, ein Eingangssignal mit entgegen gesetzten Polaritäten zu speichern; ein Paar von Eingangsschaltern, wobei jeder Eingangsschalter einen Eingang aufweist, der an die Abtaststufe gekoppelt ist; einen Komparator mit einem ersten Eingang, der an einen Ausgang von jedem Eingangsschalter in dem Paar von Schaltern gekoppelt ist; eine geregelte Stromquelle mit einem geregelten Eingang, der an einen Ausgang des Komparators gekoppelt ist; einen Rückkopplungskondensator, der zwischen einem Ausgang der geregelten Stromquelle und dem Eingang des Komparators gekoppelt ist; ein Paar Ausgangsschalter, wobei jeder Ausgangsschalter einen Eingang aufweist, der an den Ausgang der geregelten Stromquelle gekoppelt ist; ein Paar Ausgangskondensatoren, wobei jeder Eingang der Ausgangskondensatoren an einen Ausgang von einem der Ausgangsschalter gekoppelt ist und jeder Ausgang der Ausgangskondensatoren an einen zweiten Eingang des Komparators gekoppelt ist; und einen Regler, um Stellsignale an die Eingangsschalter und Ausgangsschalter zu erzeugen, wobei der Regler eingereichtet ist, Signale zu erzeugen, um selektiv die Eingangsschalter an den Eingang des Komparators in Synchronisierung mit den Ausgangsschaltern zu koppeln, die selektiv an die Ausgangskondensatoren gekoppelt sind, um der komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung zu ermöglichen, zwei Ausgangssignale zu erzeugen, wobei eines der welchen in einem Ausgangskondensator gespeichert ist und das andere in dem anderen Ausgangskondensator gespeichert ist.
Schaltung nach Anspruch 11, wobei die Abtaststufe aufweist: einen Schaltkreis mit negativer Verstärkung, um das Eingangssignal mit einer negativen Polarität zu erzeugen; und einen Schaltkreis mit positiver Verstärkung, um das Eingangssignal mit einer positiven Polarität zu erzeugen.
Schaltung nach Anspruch 12, wobei der Schaltkreis mit negativer Verstärkung und der Schaltkreis mit positiver Verstärkung aufweist: zwei Eingangskondensatoren, die mit entgegen gesetzten Polaritäten eingerichtet sind, um einen der beiden Kondensatoren zu ermöglichen, das Eingangssignal mit der negativen Polarität an den Komparator in Erwiderung auf einen der Eingangsschalter zu liefern, die den einen Kondensator an den Komparator koppeln, und dem anderen der beiden Kondensatoren zu ermöglichen, das Eingangssignal mit der positiven Polarität an den Komparator in Erwiderung an den anderen der Eingangsschalter zu liefern, der den anderen Kondensator an den Komparator koppelt.
Schaltung nach Anspruch 13, wobei der Regler eingerichtet ist, um Stellsignale zu erzeugen, die den Ausgang von einem Eingangskondensator an den Eingang des Komparators in Synchronisierung mit Signalen koppelt, die den Ausgang von einem der Ausgangsschalter an einen der Ausgangskondensatoren koppelt, um ein Ausgangssignal der komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung in dem einen Ausgangskondensator zu speichern, und Stellsignale zu erzeugen, um den Ausgang des anderen Eingangskondensators an den Eingang des Komparators in Synchronisierung mit Signalen zu koppeln, die den Ausgang des anderen von den Ausgangsschaltern koppeln, um das andere Ausgangssignal der komparatorbasierten/nulldurchgangsbasierten Schaltkondensatorschaltung in dem anderen Ausgangskondensator zu speichern.
Schaltung nach Anspruch 14, wobei der Regler eingerichtet ist, um Signale an die Ausgangsschalter zu erzeugen, um den Ausgang von einem Ausgangskondensator an den Ausgang des anderen Ausgangskondensator zu koppeln, um zu ermöglichen, dass ein Ausgangssignal von dem anderen Ausgangssignal subtrahierbar ist, um ein endgültiges Ausgangssignal für die komparatorbasierte/nulldurchgangsbasierte Schaltkondensatorschaltung zu erzeugen.