电流操作型模数转换器(ADC)的制作方法

技术特征：
1.一种模数转换器(adc)，其包括：电容器，所述电容器可操作地耦接到负载并且被配置成基于通过负载电流和数模转换器(dac)输出电流进行的充电产生负载电压，其中所述adc通过单条线耦接到所述负载；比较器，其中当被启用时，所述比较器可操作地耦接并且被配置成将所述负载电压与参考电压进行比较，以生成表示所述负载电压与所述参考电压之间的差的比较器输出信号；数字电路，所述数字电路可操作地耦接到所述比较器，其中当被启用时，所述数字电路被配置成处理所述比较器输出信号，以生成表示所述负载电压与所述参考电压之间的所述差的第一数字输出信号；存储器，所述存储器存储操作指令；一个或多个处理模块，所述一个或多个处理模块可操作地耦接到所述数字电路和所述存储器，其中当被启用时，所述一个或多个处理模块被配置成执行所述操作指令以处理所述第一数字输出信号，从而生成表示所述负载电压与所述参考电压之间的所述差的第二数字输出信号，其中所述第二数字输出信号的分辨率高于所述第一数字输出信号的分辨率；以及n位数模转换器(dac)，所述n位dac可操作地耦接到所述一个或多个处理模块，其中当被启用时，所述n位dac被配置成基于所述第二数字输出信号生成所述dac输出电流，其中n是正整数，所述dac输出电流跟踪所述负载电流，并且所述负载电压跟踪所述参考电压。2.根据权利要求1所述的adc，其中当被启用时，所述比较器可操作地耦接并且被配置成：通过所述比较器的第一输入接收所述负载电压；并且通过所述比较器的第二输入接收所述参考电压。3.根据权利要求1所述的adc，其中当被启用时，所述一个或多个处理模块被进一步配置成根据执行带通滤波或低通滤波来处理所述第一数字输出信号，以生成表示所述负载电压与所述参考电压之间的所述差的所述第二数字输出信号。4.根据权利要求1所述的adc，其中所述数字电路包含采样和保持电路。5.根据权利要求1所述的adc，其中：所述比较器包含∑-δ比较器；并且所述数字电路包含钟控触发器。6.根据权利要求1所述的adc，其中数字比较器包含所述比较器和所述数字电路两者，其中当被启用时，所述数字比较器可操作地耦接并且被配置成将所述负载电压与所述参考电压进行比较，以生成表示所述负载电压与所述参考电压之间的所述差的所述第一数字输出信号。7.根据权利要求6所述的adc，其中当被启用时，所述数字比较器可操作地耦接并且被配置成：通过所述比较器的第一输入接收所述负载电压；并且通过所述比较器的第二输入接收参考电压。8.根据权利要求1所述的adc，其进一步包括：
抽取滤波器，所述抽取滤波器可操作地耦接到所述一个或多个处理模块，其中当被启用时，所述抽取滤波器被配置成处理所述第二数字输出信号，以生成采样率低于所述第二数字输出信号的采样率且分辨率高于所述第二数字输出信号的分辨率的另一个数字输出信号。9.根据权利要求1所述的adc，其进一步包括：抽取滤波器，所述抽取滤波器可操作地耦接到所述数字电路，其中当被启用时，所述抽取滤波器被配置成处理所述第一数字输出信号，以生成采样率低于所述第一数字输出信号的采样率且分辨率高于所述第一数字输出信号的分辨率的另一个数字输出信号。10.根据权利要求1所述的adc，其中所述负载包含电极、传感器或换能器。11.一种模数转换器(adc)，其包括：运算放大器(op amp)，所述op amp通过第一op amp输入可操作地耦接到负载，其中电容器可操作地耦接到所述第一op amp输入和op amp输出，其中当被启用时，所述op amp被配置成在所述op amp输出处生成与负载电压相对应的输出电压，所述负载电压基于通过负载电流和数模转换器(dac)输出电流对所述电容器进行的充电，其中所述adc通过单条线耦接到所述负载；比较器，所述比较器可操作地耦接到所述op amp，其中当被启用时，所述比较器可操作地耦接并且被配置成将所述负载电压与参考电压进行比较以生成比较器输出信号；数字电路，所述数字电路可操作地耦接到所述比较器，其中当被启用时，所述数字电路被配置成处理所述比较器输出信号，以生成表示所述负载电压与所述参考电压之间的差的第一数字输出信号；存储器，所述存储器存储操作指令；一个或多个处理模块，所述一个或多个处理模块可操作地耦接到所述数字电路和所述存储器，其中当被启用时，所述一个或多个处理模块被配置成执行所述操作指令以处理所述第一数字输出信号，从而生成表示所述负载电压与所述参考电压之间的所述差的第二数字输出信号，其中所述第二数字输出信号的分辨率高于所述第一数字输出信号的分辨率；以及n位数模转换器(dac)，所述n位dac可操作地耦接到所述一个或多个处理模块，其中当被启用时，所述n位dac被配置成基于所述第二数字输出信号生成所述dac输出电流，其中n是正整数，所述dac输出电流跟踪所述负载电流，并且所述负载电压跟踪所述参考电压。12.根据权利要求11所述的adc，其中当被启用时，所述比较器可操作地耦接并且被配置成：通过所述比较器的第一输入接收所述负载电压；并且通过所述比较器的第二输入接收所述参考电压。13.根据权利要求11所述的adc，其中当被启用时，所述一个或多个处理模块被进一步配置成根据执行带通滤波或低通滤波来处理所述第一数字输出信号，以生成表示所述负载电压与所述参考电压之间的所述差的所述第二数字输出信号。14.根据权利要求11所述的adc，其中所述数字电路包含采样和保持电路。15.根据权利要求11所述的adc，其中：所述比较器包含∑-δ比较器；并且
所述数字电路包含钟控触发器。16.根据权利要求11所述的adc，其中数字比较器包含所述比较器和所述数字电路两者，其中当被启用时，所述数字比较器可操作地耦接并且被配置成将所述负载电压与所述参考电压进行比较，以生成表示所述负载电压与所述参考电压之间的所述差的所述第一数字输出信号。17.根据权利要求16所述的adc，其中当被启用时，所述数字比较器可操作地耦接并且被配置成：通过所述比较器的第一输入接收所述负载电压；并且通过所述比较器的第二输入接收参考电压。18.根据权利要求11所述的adc，其进一步包括：抽取滤波器，所述抽取滤波器耦接到所述一个或多个处理模块，其中当被启用时，所述抽取滤波器可操作地耦接并且被配置成处理所述第二数字输出信号，以生成采样率低于所述第二数字输出信号的采样率且分辨率高于所述第二数字输出信号的分辨率的另一个数字输出信号。19.根据权利要求11所述的adc，其进一步包括：抽取滤波器，所述抽取滤波器耦接到所述数字电路，其中当被启用时，所述抽取滤波器可操作地耦接并且被配置成处理所述第一数字输出信号，以生成采样率低于所述第一数字输出信号的采样率且分辨率高于所述第一数字输出信号的分辨率的另一个数字输出信号。20.根据权利要求11所述的adc，其中所述负载包含电极、传感器或换能器。

技术总结
一种模数转换器(ADC)感测模拟信号(例如，负载电流)，以生成数字信号。所述ADC基于通过负载电流和数模转换器(DAC)输出电流(例如，来自N位DAC)对元件(例如，电容器)进行的充电而产生的负载电压进行操作。所述ADC生成表示所述负载电压与参考电压之间的差的数字输出信号。此数字输出信号被直接用于或在数字信号处理之后用于操作N位DAC，以生成跟踪所述负载电流的DAC输出电流。提供给所述N位DAC的所述数字输出信号是所述负载电流的反函数。所述ADC操作以感测非常低的电流(例如，低至数皮安的电流)并且消耗非常小的功率(例如，小于2μW)。小于2μW)。小于2μW)。


技术研发人员：黄方
受保护的技术使用者：西格玛森斯科技有限公司
技术研发日：2020.11.04
技术公布日：2022/9/6