电源电路和具有提高的电源精度的数据转换器系统的制作方法

1.本公开总体上涉及电源设备。


背景技术：

2.电子系统可以包括依赖于稳压电源的部件。稳压器可以用于通过将可用的未稳压电源转换为特定电压电平的电源来提供具有稳定电压的电路供电轨。稳压器的目的在于从可能为规格不正确或波动的输入电压源向负载提供基本恒定的输出电压。线性稳压器可以提供高电源抑制比(psrr)和低输出噪声性能。这些稳压器被广泛用于为噪声敏感的电轨供电，诸如，但不限于用于模拟
‑
数字转换器(adc)、数字
‑
模拟转换器(dac)和射频(rf)电路的电源轨。


技术实现要素：

3.除其他方面以外，本公开涉及用于提高精密数据转换器系统(诸如模拟
‑
数字转换器电路(adc)和数字
‑
模拟转换器电路(dac))的电源精度的技术。提高电源精度可以使参考电压尽可能的大，从而提高信噪比(snr)。所描述的技术还可以简化对所述数据转换器系统的电源排序要求。
4.在一些方面，本公开涉及一种电源电路，包含稳压器电路，所述稳压器电路被配置为输出稳定输出电压，其中所述稳压器电路被配置为使用除地电位以外的参考电压作为其参考。
5.在一些方面，本公开涉及一种操作电源电路的方法，所述方法包含：使稳压器电路参考除地电位以外的参考电压；以及通过所述稳压器电路使用所述参考电压生成稳定输出电压。
6.在一些方面，本公开涉及一种具有提高的电源精度的数据转换器系统，所述数据转换器系统包含：稳压器电路，其被配置为输出稳定输出电压，其中所述稳压器电路被配置为使用除地电位以外的参考电压作为其参考；以及数据转换器电路，其联接至所述稳压器电路的输出。
7.根据本公开的一个方面，提供有一种电源电路，包含：稳压器电路，其被配置为输出稳定输出电压，其中所述稳压器电路被配置为使用除地电位以外的参考电压作为其参考。
8.优选地，其中所述稳压器电路联接至或包括设置电阻器，并且其中所述设置电阻器参考除地电位以外的所述参考电压。
9.优选地，其中所述稳压器包括电流源和缓冲电路，所述缓冲电路具有联接至所述电流源和所述设置电阻器的输入，并且其中所述缓冲电路被配置为输出所述稳定输出电压。
10.优选地，其中所述稳压器电路的所述缓冲电路是单位增益缓冲电路。
11.优选地，其中所述稳压器电路的输出联接至模拟
‑
数字转换器(adc)电路。
12.优选地，其中所述adc电路包括缓冲电路，并且其中所述稳压器电路的所述输出联接至所述adc电路的所述缓冲电路。
13.优选地，其中所述adc电路的所述缓冲电路是单位增益缓冲电路。
14.优选地，其中所述adc电路的所述缓冲电路被配置为接收所述参考电压。
15.优选地，其中所述稳压器电路的输出联接至数字
‑
模拟转换器电路。
16.根据本公开的另一个方面，提供有一种具有提高的电源精度的数据转换器系统，所述数据转换器系统包含：稳压器电路，其被配置为输出稳定输出电压，其中所述稳压器电路被配置为使用除地电位以外的参考电压作为其参考；以及数据转换器电路，其联接至所述稳压器电路的输出。
17.优选地，其中所述数据转换器电路是模拟
‑
数字转换器电路。
18.该概述旨在提供对本专利申请的主题的概述。并不旨在提供本实用新型的排他性或详尽解释。详细描述被包括在内以提供关于本专利申请的进一步信息。
附图说明
19.在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以描述不同视角中相似的部件。具有不同字母后缀的数字可以代表相似部件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式总体地说明了本文档中所讨论的各种实施例。
20.图1是adc电路联接至参考电压vref和电源电压vdd的构造的示例的简化框图。
21.图2是可以联接至数据转换器电路的稳压器电路的简化框图。
22.图3是可以实现本公开的各种技术的电源电路的示例。
具体实施方式
23.本公开描述用于提高精密数据转换器系统(诸如模拟
‑
数字转换器电路(adc)和数字
‑
模拟转换器电路(dac))的电源精度的系统级技术。提高电源精度可以使参考电压尽可能的大，从而提高信噪比(snr)。所描述的技术还可以简化对所述数据转换器系统的电源排序要求。
24.图1是adc电路100联接至参考电压vref和电源电压vdd的构造的示例的简化框图。高性能数据转换器通常包括内部缓冲电路102，例如单位增益缓冲电路，其可以隔绝外部精密参考vref免受由adc核引起的干扰。
25.内部参考缓冲电路102可以要求一定量的电压净空，这可以限制参考电压vref的高低。例如，典型的净空要求可以是vdd>vref+0.3v。为了提高系统的snr，可能希望使参考电压vref尽可能的高。使参考电压vref最大化的一个方法是使电源电压vdd尽可能的高。然而，增大电源电压vdd可能受到由adc电路指定的最大vdd和生成vdd的电源电路的容差的限制。在更严格的电源容差下，最小vdd越高，参考电压就会越高。
26.图2是可以联接至数据转换器电路的稳压器电路的简化框图。稳压器电路200可以从未稳定的输入电压vcc提供预定的且基本恒定的输出电压电平。
27.稳压器可以包括内部电流源202，其被配置为提供恒定电流iset，联接至设置电阻器rset，例如外部电阻器。稳压器电路的输出电压vout可以通过电流源202的电流iset和设置电阻器rset的乘积来设置。电流iset可以随温度和vcc以
±
2％变化，并且如果设置电阻
器rset为1％电阻器，则vout可以
±
3％变化。
28.对于最大vdd电压为5.5v且缓冲净空为0.3v的adc电路来说，则参考电压vref应小于4.88v(5.5v*0.94
‑
0.3v)。由于4.88v并非标准精密参考值，因此应使用4.096v的参考电压，或者使用较小的参考电压放大到4.88v，但这会影响精度。尽管使用0.1％电阻器可能会产生提高，但是这对于启动使用5.000v的参考是不够的。
29.本发明人已经意识到，(例如提供给数据转换器的)vdd电压的精度可以通过使用配置为使用除地电位以外的参考电压作为其参考的稳压器电路而得到极大提高。
30.图3是可以实现本公开的各种技术的电源电路的示例。电源电路300可以包括稳压器电路302，其被配置为生成稳定输出电压vdd。参考电压电路304可以生成参考电压vref。根据本公开，稳压器电路302被配置为使用除地电位以外的参考电压vref作为其参考。
31.在图3所示的示例中，稳压器电路302可以联接至或包括设置电阻器rset，其中设置电阻器参考除地电位以外的参考电压vref。在一些示例中，稳压器电路302可以包括电流源202和缓冲电路102，例如单位增益缓冲电路，该缓冲电路具有联接至电流源202和设置电阻器rset的输入，其中缓冲电路102被配置为输出稳定输出电压。稳压器电路302的输出电压vdd为vref+(iset*rset)。
32.在用于解释的目的的非限制性具体示例中，如果vref＝5.000v，rset的两端电压可以为400mv，则vdd＝5.4v
±
0.22％(
±
12mv)。除了提供比地电位高5.4v的电压vdd外，例如，本公开的技术允许比vref高400mv的电压vdd。设置电源的设置电阻器rset的两端电压已经以从5.4v到0.4v降低了一个数量级。电流源或设置电阻器中的任意容差可以以一个数量级衰减。
33.该严格控制可以允许参考电压vref尽可能的高，从而提高snr，同时保持vdd安全地远离其最大指定电压。电压vdd的此类严格控制的另一益处是可以大大减少由电源变化引起的任何误差，例如偏离、满量程和线性。
34.在一些示例中，稳压器电路302的输出电压vdd可以联接至数据转换器电路306。数据转换器电路306可以是adc电路或dac电路。例如，adc电路可以是逐次逼近寄存器(sar)型adc电路。
35.在一些示例中，数据转换器电路306可以包括缓冲电路308，例如单位增益型，并且稳压器电路302的输出可以联接至缓冲电路308。如图3所示的示例，缓冲电路308可以接收参考电压vref。
36.本公开的技术还可以简化电源排序。在一些配置中，可能希望vdd在vref之前供电，以避免正向偏置内部静电放电(esd)保护二极管以及潜在地导致闩锁效应。通过使用本公开的各种技术，随着参考电压vref的升高，稳压器电路302的输出电压vdd可以追踪参考电压vref，以确保vref从不高于vdd。
37.在一些配置中，esd二极管可以在参考电压vref和地电位以及参考电压vref和vdd之间的电路中联接。在通常的操作中，电压vdd高于vref，并且因此，esd二极管永远不会打开。然而，如果电压vdd和参考电压vref两者均从地电位开始，则如果参考电压vref先于电压vdd被施加，那么通常反向偏置的二极管可能会变成正向偏置，这可能会引起反常行为。为了避免正向偏置esd二极管，可能希望先对电压vdd供电，然后施加参考电压vref。
38.通过使用本公开的技术，电源电压vdd自动追踪参考电压vref，因为产生电压vdd
的稳压器电路使用参考电压vref作为其参考。根据这些技术，随着参考电压vref的升高，电压vdd可以追踪参考电压vref，以确保vref从不高于vdd。
39.本公开还可以包括以下实施例。
40.1.一种操作电源电路的方法，所述方法包含：使稳压器电路参考除地电位以外的参考电压；以及通过所述稳压器电路使用所述参考电压生成稳定输出电压。
41.2.根据1所述的方法，其中所述稳压器电路联接至或包括设置电阻器，所述方法进一步包含：将所述设置电阻器联接至所述参考电压。
42.3.根据2所述的方法，其中所述稳压器电路包括电流源，并且其中通过所述稳压器电路使用所述参考电压生成所述稳定输出电压包括：通过所述稳压器电路生成所述稳定电压，所述稳定电压为除地电位以外的所述参考电压加上所述电流源的电流与所述设置电阻器的电阻的乘积。
43.4.根据3所述的方法，其中所述稳压器电路包括缓冲电路，所述方法包含：通过所述缓冲电路生成所述稳定电压。
44.5.根据1所述的方法，包含：将所述稳压器电路的输出联接至模拟
‑
数字转换器(adc)电路。
45.6.根据5所述的方法，其中所述adc电路包括缓冲电路，并且其中将所述稳压器电路的所述输出联接至所述模拟
‑
数字转换器(adc)电路包括：将所述稳压器电路的所述输出联接至所述adc电路的所述缓冲电路。
46.7.根据4所述的方法，进一步包含：将所述adc电路的所述缓冲电路联接至所述参考电压。
47.8.根据1所述的方法，包含：将所述稳压器电路的输出联接至数字
‑
模拟转换器电路。
48.9.根据1所述的方法，其中随着所述参考电压的变化，所述稳定输出电压自动追踪所述参考电压。
49.注释
50.本文描述的每个非限制性方面或示例可以独立存在，也可以以各种排列或组合与一个或多个其他示例相结合。
51.上述详细描述包括对附图的参考，附图形成详细描述的一部分。附图以说明的方式示出了其中可以实践本实用新型的特定实施例。这些实施例在本文中也被称为“示例”。此类示例可以包括除那些已经示出或描述的其他元件。然而，本发明人还设想其中仅提供有所示出或描述的那些元件的示例。此外，本发明人还针对本文示出或描述的特定示例(或其一个或多个方面)，或针对其他示例(或其一个或多个方面)设想使用所示出或描述的那些元件的任意组合或排列(或其一个或多个方面)的示例。
52.如本文档与通过引用并入的任何文档之间存在用法不一致的问题，则以本文档的用法为准。
53.在本文档中，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实例或用法，在专利文档中很常见的术语“一”或“一个”被用于包括一个或多于一个。在本文档中，术语“或”被用于指非排他性或，因此“a或b”包括“a但是非b”、“b但是非a”以及“a和b”，除非另有说明。在本文档中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”被用于相应术语“包含
(comprising)”和“其中(wherein)”的简明中文等效物。同样，在以下权利要求书中，术语“包括”和“包含”是开放性的，即，在一项权利要求中包括除在此类术语之后列出的那些以外的元件的系统、设备、制品、组成、配方或过程仍被认为落入该权利要求的范围内。此外，在以下权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅被用作标签，并不旨在向其对象施加数字要求。
54.本文描述的方法示例可以是至少部分地由机器或计算机实现的。一些示例可以包括编码有指令的计算机可读介质或机器可读介质，所述指令可以操作为配置电子设备以执行上述示例中所描述的方法。此类方法的一个实施方式可以包括代码，诸如微码、汇编语言代码、高级语言代码等。此类代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可以形成计算机程序产品的部分。此外，在一个示例中，代码可以有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上，诸如在执行期间或其他时间。这些有形计算机可读介质的示例包括，但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，激光唱片和数字视频光盘)、磁带盒、记忆卡或记忆棒、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)等。
55.上述描述旨在是说明性的，而非限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。诸如在阅读上述描述之后，本领域普通技术人员也可以使用其他实施例。摘要依据37c.f.r.
§
1.72(b)提供，以允许读者快速确定技术公开的性质。提交时应理解，其并不用作解释或限制权利要求书的范围或含义。另外，在上述具体实施方式部分中，各种特征可以组合在一起以简化本公开。这不应该被解释为意指未主张的公开特征对任一项权利要求是必要的。相反，实用新型主题可以在于少于特定公开实施例的所有特征。因此以下权利要求作为示例或实施例并入具体实施方式部分，其中每条权利要求作为单独的实施例独立存在，并且可以设想此类实施例可以以各种组合或排列彼此结合。本实用新型的范围应当参考所附权利要求书以及这些权利要求书所赋予的等效物的全部范围来确定。