[发明专利]用于模数转换的模拟信号感测方法和模数转换传感器装置

说明书

技术领域

本公开一般涉及数据感测和压缩。本公开尤其涉及模数转换以及压缩感测技术。

背景技术

常规的模数(ADC)电路系统(诸如闪速ADC电路系统、Σ-ΔADC电路系统和逐次逼近寄存器(SAR)电路系统)包括复杂的感测机构，诸如梯型比较器和附加的数模转换器(DAC)电路系统。该复杂电路系统在面积和功率方面增加了器件成本。另外，因为常规的ADC电路系统不原生地执行采样率压缩，所以将各种技术(诸如随机采样或随机卷积)用于采样率和数据压缩。这同样增加了功率和面积成本。

发明内容

本公开的各方面包括使用原生压缩技术的低功率ADC电路系统。可利用器件(诸如自旋转移矩磁性隧道结(STT-MTJ)器件)的概率性开关特质来执行模数转换(ADC)和压缩感测。这些过程可以在没有附加处理逻辑或转换器件的情况下被同时执行并且以对于器件的概率性开关特性而言原生的方式执行。经压缩的信号可被接收机电路系统容易地且可靠地重构。

本公开的各方面提供了超低功率压缩感测，这对于各种应用(诸如动态心电图(ECG)监视)而言可以特别有利。在这样的应用中，ADC技术提供了降低的功耗以及原生的数据压缩技术，并且还提供了降低的传输率、降低的无线电功耗、减少的无线电拥塞、减少的分组丢失和/或减少的存储开销。

根据本公开的一方面的一种信号感测方法包括预设概率性传感器设备的偏置值，相对于偏置对信号进行持续采样直到概率性传感器设备达到目标状态，以及记录达到目标状态的时间量。根据本公开的一方面，该方法还包括将偏置值重置为等于当前信号电平以及重置概率性传感器设备。

根据本公开的一方面的一种传感器设备包括用于相对于偏置值对信号进行持续采样直到该传感器设备相对于偏置电平达到目标状态的装置。该设备还包括用于记录达到目标状态的时间量的装置。根据本公开的一方面，该传感器设备还包括用于在达到目标状态时将偏置值重置为等于当前信号电平的装置以及用于在达到目标状态时重置传感器设备的装置。

根据本公开的一方面的一种传感器装置包括自旋转移矩磁性隧道结(STT-MTJ)集群以及耦合到该STT-MTJ集群的计数器电路系统，该STT-MTJ集群被配置成相对于偏置值对信号进行持续采样直到传感器设备相对于偏置电平达到目标状态。计数器电路系统被配置成记录达到目标状态的时间量。根据本公开的一方面，该传感器装置还包括耦合到STT-MTJ集群的预充电开关电路系统。该预充电开关电路系统被配置成当达到目标状态时将偏置值重置为等于当前信号电平。根据本公开的一方面，重置电路系统耦合到STT-MTJ集群。该重置电路系统被配置成当达到目标状态时重置传感器设备。

这已较宽泛地勾勒出本公开的特征和技术优势以力图使下面的详细描述可以被更好地理解。本公开的其他特征和优点将在下文描述。本领域技术人员应该领会，本公开可容易地被用作改动或设计用于实施与本公开相同的目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应认识到，这样的等效构造并不脱离所附权利要求中所阐述的本公开的教导。被认为是本公开的特性的新颖特征在其组织和操作方法两方面连同进一步的目的和优点在结合附图来考虑以下描述时将被更好地理解。然而要清楚理解的是，提供每一幅附图均仅用于解说和描述目的，且无意作为对本公开的限定的定义。

附图说明

在结合附图理解下面阐述的详细描述时，本发明的特征、本质和优点将变得更加明显，在附图中，相同附图标记始终作相应标识。

图1是概念性地解说根据本公开的各方面的切换STT-MTJ的概率与施加给STT-MTJ的开关信号的强度之间的关系的一般示例的图示。

图2是概念性地解说根据本公开的各方面的用于进行概率性感测的装置的高级示意图。

图3是概念性地解说根据本公开的各方面的对示例输入信号的采样的图示。

图4A-4C示出高级框图，这些高级框图概念性地解说根据本公开的各方面的被构造为并联多级单元(MLC)的STT-MTJ的操作。

图5是概念性地解说根据本公开的各方面的用于进行自适应斜率量化的装置的高级示意图。

图6是解说根据本公开的一方面的用于模数转换的方法的过程流程图。

图7是示出其中可有利地采用本公开的一方面的示例性无线通信系统的框图。

图8是解说根据本公开一方面的用于半导体组件的电路、布局以及逻辑设计的设计工作站的框图。

具体实施方式