帶數字轉換的峰值檢測的製作方法
2023-05-17 10:37:41 1
專利名稱：帶數字轉換的峰值檢測的製作方法
技術領域：
本公開內容涉及峰值電壓電平檢測和模數轉換。
背景技術：
峰值檢測器被使用於許多應用中，以確定模擬信號在某一指定時期內的峰值電平(正的或負的)。通過模數轉換器(ADC)來獲得的所檢測到的峰值電平的數字表示用於進一步的信號處理或控制的目的。常規的峰值檢測器典型地通過採樣與保持處理在採樣期內檢測峰值電壓電平，隨後使用ADC將所檢測到的峰值電壓電平轉換成對應的數字代碼。閃速型ADC經常被用作這種轉換處理中的ADC。常規的閃速ADC使用一組並行的比較器排來生成對應的溫度計碼，該溫度計碼然後被解碼以生成對應的數字輸出值。但是，在閃速ADC中的這些並行比較器的常規使用可能導致過度的功率消耗。峰值檢測器的採樣與保持電路同樣消耗大量的功率，並且需要相當大的電路布局空間。因此，用於峰值電壓檢測以及所檢測到的峰值電壓的數位化的改進方法將是有利的。
對本領域技術人員而言，通過參考附圖，本公開內容可以更好地理解，並且其眾多的特徵和優點可以變得明顯。在不同的附圖中使用相同的符號來指示相似的或相同的項。圖1是示出根據本公開內容的至少一種實施例的峰值檢測/數據化電路的圖形。圖2是示出根據本公開內容的至少一種實施例的用於負峰值檢測的圖1的峰值檢測/數位化電路的電平檢測單元的示例實現方式的圖形。圖3是示出根據本公開內容的至少一種實施例的圖2的實現方式的一種示例操作的圖表。圖4是示出根據本公開內容的至少一種實施例的圖2的實現方式的另一種示例操作的圖表。圖5是示出根據本公開內容的至少一種實施例的用於正峰值檢測的圖1的峰值檢測/數位化電路的電平檢測單元的示例實現方式的圖形。圖6是示出根據本公開內容的至少一種實施例的圖5的實現方式的一種示例操作的圖表。圖7是示出根據本公開內容的至少一種實施例的用於負峰值檢測的圖1的峰值檢測/數位化電路的電平檢測單元的另一種示例實現方式的圖形。圖8是示出根據本公開內容的至少一種實施例的圖7的實現方式的一種示例操作的圖表。圖9示出根據本公開內容的至少一種實施例的用於正峰值檢測的圖1的峰值檢測/數位化電路的電平檢測單元的另一種示例實現方式的圖形。圖10是示出根據本公開內容的至少一種實施例的圖9的實現方式的一種示例操作的圖表。
圖11是示出根據本公開內容的至少一種實施例的實現用於動態淨空控制的圖1的峰值檢測/數位化電路的一種示例發光二極體(LED)系統的圖形。圖12是示出根據本公開內容的至少一種實施例的實現用於動態淨空控制的圖1的峰值檢測/數位化電路的另一種示例發光二極體(LED)系統的圖形。
具體實施例方式圖1示出了根據本公開內容的至少一種實施例的峰值檢測/數位化電路100。概而言之，峰值檢測/數位化電路100接收模擬輸入信號101 (具有潛在變化的電壓電平Vin)，在基於參考控制信號102(REF_CNTRL)而確定的指定檢測期內檢測模擬輸入信號101的峰值電壓電平(Vp)，以及生成表示所檢測到的峰值電壓電平Vp的多位數字代碼值(Qm)。峰值電壓電平Vp可以包括負峰值電壓電平(即，在指定檢測期內的最小電壓電平)或正峰值電壓電平(即，在指定檢測期內的最大電壓電平)，取決於峰值檢測/數位化電路100的特定實現方式。圖2-4、7和8示出了用於負峰值檢測和數位化的示例實現方式，以及圖5、6、9和10示出了用於正峰值檢測和數位化的示例實現方式。在所示的實例中，峰值檢測/數位化電路100包括控制器104、參考電壓源106、數位化器108和解碼器110。控制器104接收參考控制信號102並且使用該信號來生成各種控制信號，包括復位信號112和使能信號114。如下文將更詳細地描述的，復位信號112以信號提供兩種模式的定時(timing)直接檢測模式，其中數位化器108的電平檢測單元121,122和123被配置用於檢測對應檢測期內的模擬輸入信號101的峰值電平；以及復位模式，其中電平檢測單元被復位至為後面檢測期的峰值檢測處理而準備的初始配置。在一種實施例中，使能信號114被用來在檢測期之前激活某些零件以便確保在檢測期開始時對這些零件的適當上電。參考控制信號102可以包括多種周期或偽周期信號，例如中央處理單元(CPU)時鐘。如圖11和12所示，參考控制信號102可以包括與顯示數據有關的定時參考，例如顯示幀定時參考。參考電壓源106生成分布於最小電壓電平(例如，地電位或0伏)與最大電壓電平之間的多個參考電壓(Vrefl、Vref2,……、VrefN)，由此在最小電壓電平與最大電平電平之間的跨度表示模擬輸入信號101的預期電壓範圍。例如，參考電壓源106能夠作為電阻器梯或二極體梯等被實現為多個分離的電壓源。數位化器108包括用於接收模擬輸入信號101、復位信號112、使能信號114和多個參考電壓(Vrefl、Vref2、……、VrefN)的輸入，用於提供多個數字輸出值(仏為、……、Qn)的輸出，以及多個電平檢測單元(例如，電平檢測單元121、122和123)。每個電平檢測單元將要基於模擬輸入信號101、復位信號112、使能信號114和對應的一個參考電壓生成對應的一個數字輸出值。每個電平檢測單元都包括比較器1 和觸發器126，由此基於模擬輸入信號101的電壓電平Vin與對應的參考電壓的比較結果來配置比較器124的輸出。觸發器126的操作基於比較器124的輸出的狀態和復位信號112來控制。觸發器1 的輸出的狀態被作為對應的數字輸出值Qx(X= 1、2、……、N)提供給解碼器110。如下文將更詳細地描述的，觸發器1 可以具有兩個彼此互補的輸出，每個輸出可以用作對應的數字輸出值(具有解碼器110的對應結構)。此外，在至少一種實施例中，比較器124可以基於觸發器126的輸出(以及使能信號114)來選擇性地禁用，以便當比較器IM的操作為非必要
7時降低功率消耗。數位化器108以兩種模式，即復位模擬式和檢測模式來操作。控制器104通過復位信號112使用參考控制信號102來確定兩種模式之間的轉換。復位模式由具有復位狀態「R」的復位信號112表示，並且檢測模式由具有復位狀態「\R」的復位信號112表示。因而，檢測期的起始通過復位信號112從復位狀態「R」到復位狀態「\R」的轉換來發出信號，並且檢測期的結束通過復位信號112從復位狀態「\R」到復位信號「R」的轉換來發出信號。為了引用方便，符號「\」指的是對應信號的反狀態或互補狀態。因而，「\Z」指的是「Z」的互補或「I」。比較器IM被配置用於將模擬輸入信號101的電壓電平Vin與對應的參考電壓VrefX比較，並因此配置輸出的比較器狀態。當電壓電平Vin不超出參考電壓VrefX時，比較器124具有輸出狀態「\C」相反，電壓電平Vin超出參考電壓VrefX(X = 1、2、……、N)，比較器124具有輸出狀態「C」。當比較器124被禁用時，比較器124的輸出可以具有「C」或「\C」比較器狀態，取決於比較器124的特定的內部配置。在正峰值檢測的情形中，電壓電平Vin在電壓電平Vin高於參考電壓VrefX時「超出」 了參考電壓VrefX。相反，在負峰值檢測的情形中，電壓電平Vin在電壓電平Vin低於參考電壓VrefX時「超出」了參考電壓VrefX。表1總結了比較器1 的操作表1:比較器124的操作
模式VmZVrefX輸出狀態禁用XX ( C 或\〔)啟用Vin沒有超出VrefX\cVin超出了 VrefXC如在此所使用的，狀態「X」指的是「無關」狀態，使得特定的值究竟是「0」還是「 1，，
與對應的操作無關。觸發器1 具有被固定為特定的數據狀態的數據輸入以及提供多個數字輸出值(Q1^ Q2>……、％)中的對應一個的數據輸出。此外，觸發器1 具有與比較器124的輸出連接的時鐘輸入127。如下所述，觸發器1 可以具有兩個互補的數據輸出(在此稱為「主數據輸出」和「互補數據輸出」)，並且這兩個數據輸出中用來提供對應的數字輸出值的特定一個取決於特定的實現方式。為了討論方便，觸發器126的操作在主數據輸出被用來提供對應的數據輸出值以及控制比較器124的選擇性啟用或禁用的情況下描述。但是，互補數據輸出能夠用於這些與電平檢測單元的邏輯和零件連接相適應的使用中的一種或兩種，如在此所描述的。當處於復位模式時(S卩，當復位信號112具有復位狀態「R」時)，觸發器1 將其主數據輸出配置為預定的數據狀態「\D」(該數據狀態「\D」是其中數據輸入被固定的數據狀態「D」的互補狀態)，不管比較器124的輸出狀態。當處於檢測模式時(即，當復位信號112具有復位狀態「\R」時)，觸發器1 基於在觸發器126的時鐘輸入127所接收到的比較器1 的輸出的狀態來配置其數據輸出。如果比較器IM的輸出具有狀態「\C」 (即，模擬輸入信號101的電壓電平Vin不超出對應的參考電壓VrefX)，觸發器1 將主數據輸出保持為當前數據狀態(例如，相同的數據狀態「 \D」，如果主數據輸出自復位後還沒有改變)。如果比較器1 的輸出具有狀態「C」 (即，模擬輸入信號101的電壓電平Vin超出了對應的參考電壓VrefX)，觸發器1 將主數據輸出配置為在觸發器126的數據輸入處所收到的相同的數據狀態，即，將輸入數據狀態「D」傳送到主數據輸出。響應於比較器124的輸出由狀態「C」切換至狀態「\C」，觸發器1 將主數據輸出鎖存於當比較器的輸出狀態為狀態「C」時的主數據輸出的數據狀態，並且將主數據輸出保持於該數據狀態，直到比較器124的輸出再次處於狀態「C」。觸發器126的主數據輸出只有在復位時(即，當復位信號112具有復位狀態「R」時)才再次被設置為「\D」。表2總結了觸發器126的操作
表2 觸發器126的操作
權利要求
1.一種電路，包括用於接收輸入信號的信號輸入；用於提供多位數字值的數字輸出；多個電平檢測單元，每個電平檢測單元包括比較器，包括用於接收所述輸入信號的第一輸入、用於接收多個參考電壓中的對應參考電壓的第二輸入、用於基於所述輸入信號與所述對應參考電壓的比較來配置比較器信號的輸出以及用於接收局部使能信號的使能輸入；以及觸發器，包括固定為預定的第一數據狀態的數據輸入、與所述比較器的所述輸出耦接的時鐘輸入、用於接收復位信號的復位輸入以及用於提供第一數據信號的第一數據輸出，所述觸發器用於響應於所述復位信號具有第一復位狀態，將所述第一數據信號配置為與所述第一數據狀態互補的第二數據狀態；響應於所述比較器信號具有第一比較器狀態而所述復位信號具有第二復位狀態，將所述第一數據信號配置為所述第一數據狀態並且將所述第一數據信號保持在所述第一數據狀態，直到所述復位信號被重配置為所述第一復位狀態；以及響應於所述比較器信號具有第二比較器狀態而所述復位信號具有所述第二復位狀態，保持所述第一數據信號的當前數據狀態，直到所述復位信號被重配置為所述第一復位狀態；以及使能電路，用於至少部分地基於所述第一數據信號來配置所述局部使能信號以選擇性地禁用所述比較器。
2.根據權利要求1所述的電路，其中所述使能電路用於基於全局使能信號來配置所述局部使能信號。
3.根據權利要求2所述的電路，其中所述使能電路包括或邏輯門，所述或邏輯門包括用於基於所述第一數據信號來接收信號的第一輸入、用於接收全局使能信號的第二輸入以及用於提供所述局部使能信號的輸出。
4.根據權利要求2所述的電路，還包括用於基於參考控制信號來配置所述復位信號和所述全局使能信號的控制器。
5.根據權利要求4所述的電路，其中所述控制器用於在將所述復位信號配置為所述第一復位狀態之前將所述全局使能信號配置為第一使能狀態，並且在將所述復位信號配置為所述第二復位狀態的同時或之後將所述全局使能信號配置為第二使能狀態。
6.根據權利要求1所述的電路，其中所述觸發器還包括用於提供第二數據信號的第二數據輸出，所述第一數據信號和所述第二數據信號包括互補的數據信號。
7.根據權利要求1所述的電路，其中所述比較器響應於所述輸入信號具有低於所述對應參考電壓的電壓而將所述比較器信號配置為所述第一比較器狀態，並且響應於所述輸入信號具有不低於所述對應參考電壓的電壓而將所述比較器信號配置為所述第二比較器狀態。
8.根據權利要求1所述的電路，其中所述比較器響應於所述輸入信號具有高於所述對應參考電壓的電壓而將所述比較器信號配置為所述第一比較器狀態，並且響應於所述輸入信號具有不高於所述對應參考電壓的電壓而將所述比較器信號配置為所述第二比較器狀態。
9.根據權利要求1所述的電路，還包括輸出，被配置用於將輸出電壓提供給多個發光二極體(LED)串中的每個LED串的首端；多個尾輸入，每個尾輸入被配置用於耦接至所述多個LED串中的對應LED串的尾端；以及反饋控制器，耦接至所述多個尾輸入；並且其中所述輸入信號包括所述多個LED串中的最小尾電壓；所述多位數字值包括表示所述輸入信號在第一持續時間內的最小電壓的數字代碼值;以及所述反饋控制器被配置用於基於所述輸出電壓和所述數字代碼值來為繼第一持續時間之後的第二持續時間調整所述輸出電壓。
10.一種方法，包括提供包括多個電平檢測單元的峰值檢測/數位化電路，每個電平檢測單元包括比較器和觸發器；接收輸入信號；在檢測期內對於每個電平檢測單元響應於所述檢測期的開始而將所述電平檢測單元的所述觸發器的數據輸出信號配置為第一數據狀態；響應於所述數據輸出信號具有所述第一數據狀態而啟用所述比較器；響應於所述數據輸出信號具有第二數據狀態而禁用所述比較器；以及在所述電平檢測單元的所述比較器在所述檢測期內被啟用時，響應於在所述比較器進行的所述輸入信號與多個參考電壓中的對應參考電壓的比較而配置所述觸發器的所述數據輸出信號；以及在所述檢測期結束時鎖存所述電平檢測單元的所述觸發器的所述數據輸出信號，以確定表示所述檢測期內的所述輸入信號的峰值電壓電平的多位數字值。
11.根據權利要求10所述的方法，其中響應於所述輸入信號與所述對應參考電壓的所述比較來配置所述觸發器的所述數據輸出信號包括響應於所述比較指示所述輸入信號的電壓高於所述對應參考電壓而將所述觸發器的所述數據輸出信號配置為所述第一數據狀態；以及響應於所述比較指示所述輸入信號的所述電壓不高於所述對應參考電壓而將所述觸發器的所述數據輸出信號配置為所述第二數據狀態。
12.根據權利要求10所述的方法，其中響應於所述輸入信號與所述對應參考電壓的所述比較來配置所述觸發器的所述數據輸出信號包括響應於所述比較指示所述輸入信號的電壓低於所述對應參考電壓而將所述觸發器的所述數據輸出信號配置為所述第一數據狀態；以及響應於所述比較指示所述輸入信號的所述電壓不低於所述對應參考電壓而將所述觸發器的所述數據輸出信號配置為所述第二數據狀態。
13.根據權利要求10所述的方法，還包括對於每個電平檢測單元響應於全局使能信號具有第一使能狀態而啟用所述電平檢測單元的所述比較器；以及其中禁用所述比較器包括響應於所述數據輸出信號具有所述第二數據輸出狀態以及所述全局使能信號具有第二使能狀態這兩者來禁用所述比較器。
14.根據權利要求13所述的方法，還包括在所述檢測期的所述開始的同時將所述全局使能信號配置為所述第二使能狀態；以及在所述檢測期的所述開始之前將所述全局使能信號配置為所述第一使能狀態。
15.根據權利要求10所述的方法，還包括將輸出電壓提供給多個發光二極體(LED)串中的每個LED串的首端，其中所述輸入信號包括所述多個LED串的最小尾電壓，並且所述多位數字值表示所述多個LED串在所述檢測期內的最小尾電壓；以及基於所述多位數字值來調整用於所述檢測期之後的另一個檢測期的輸出電壓。
16.一種電路，包括輸出，被配置用於將輸出電壓提供給多個發光二極體(LED)串中的每個LED串的首端；多個尾輸入，每個尾輸入被配置用於耦接至所述多個LED串中的對應LED串的尾端；以及反饋控制器，耦接至所述多個尾輸入並且包括峰值檢測/數位化電路，被配置用於確定表示所述多個LED串中的至少一個在第一持續時間內的最小尾電壓的數字代碼值；以及所述反饋控制器被配置用於基於所述輸出電壓和所述數字代碼值為繼所述第一持續時間之後的第二持續時間調整所述輸出電壓；以及其中所述峰值檢測/數位化電路包括用於接收所述最小尾電壓的信號輸入；用於提供所述數字代碼值的數字輸出；多個電平檢測單元，每個電平檢測單元包括比較器，包括用於接收模擬信號的第一輸入、用於接收多個參考電壓中的對應參考電壓的第二輸入、用於基於所述模擬信號與所述對應參考電壓的比較來配置比較器信號的輸出以及用於接收局部使能信號的使能輸入；以及觸發器，包括固定為預定的第一數據狀態的數據輸入、與所述比較器的所述輸出耦接的時鐘輸入、用於接收表示所述第一持續時間和所述第二持續時間的定時的復位信號的復位輸入以及用於提供第一數據信號的第一數據輸出，所述觸發器用於響應於所述復位信號具有第一復位狀態，將所述第一數據信號配置為與所述第一數據狀態互補的第二數據狀態；響應於所述比較器信號具有第一比較器狀態而所述復位信號具有第二復位狀態，將所述第一數據信號配置為所述第一數據狀態並且將所述第一數據信號保持在所述第一數據狀態，直到所述復位信號被重配置為所述第一復位狀態；以及響應於所述比較器信號具有第二比較器狀態而所述復位信號具有所述第二復位狀態，保持所述第一數據信號的當前數據狀態，直到所述復位信號被重配置為所述第一復位狀態；以及使能電路，用於至少部分地基於所述第一數據信號來配置所述局部使能信號以選擇性地禁用所述比較器。
17.根據權利要求16所述的LED驅動器，其中所述比較器響應於所述輸入信號具有低於所述對應參考電壓的電壓而將所述比較器信號配置為所述第一比較器狀態，以及響應於所述輸入信號具有不低於所述對應參考電壓的電壓而將所述比較器信號配置為所述第二比較器狀態。
18.根據權利要求16所述的LED驅動器，其中所述使能電路用於基於全局使能信號來配置所述局部使能信號。
19.根據權利要求18所述的LED驅動器，其中所述LED驅動器用於在將所述復位信號配置為所述第一復位狀態之前將所述全局使能信號配置為第一使能狀態，以及在將所述復位信號配置為所述第二復位狀ζ的同時或之後將所述全局使能信號配置為第二使能狀態。
20.根據權利要求16所述的LED驅動器，還包括最小選擇模塊，被配置用於在所述第一持續時間內將所述多個LED串中的所述尾電壓中的所述最小尾電壓提供給所述信號輸入。
全文摘要
一種峰值檢測/數位化電路(100)，包括多個電平檢測單元(121、122、123)，每個電平檢測單元具有比較器(124)以及帶有響應於比較器的輸出的時鐘輸入的觸發器(126)。在檢測期內，每個電平檢測單元響應於檢測期的開始而將觸發器(126)的數據輸出信號配置為第一數據狀態。此外，還響應於數據輸出信號具有第一數據狀態或第二數據狀態而分別配置每個電平檢測單元以啟用比較器。當比較器(124)在檢測期內啟用時，電平檢測單元響應於由比較器(124)所進行的輸入信號與對應的參考電壓電平的比較而配置觸發器(126)的數據輸出信號。電平檢測單元(121、122、123)的觸發器在檢測期結束時的數據輸出信號被用來確定表示輸入信號的峰值電壓電平的數字值。
文檔編號H03M1/12GK102369670SQ201080014168
公開日2012年3月7日 申請日期2010年3月23日 優先權日2009年4月15日
發明者趙彬 申請人:飛思卡爾半導體公司