專利名稱：模擬數(shù)字變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)變換技術(shù)，特別涉及將模擬信號(hào)變換到數(shù)字信號(hào)的模擬數(shù)字變換裝置。
背景技術(shù)：
作為用于將所輸入的模擬信號(hào)變換到數(shù)字信號(hào)的電路的例子，有流水線(pipe line)型AD變換器(例如參考專利文獻(xiàn)1)。流水線型AD變換器通過(guò)將進(jìn)行低位模擬數(shù)字變換之信號(hào)變換單元多級(jí)連接而成，其通過(guò)各個(gè)信號(hào)變換單元階段地進(jìn)行AD變換。還提出了循環(huán)型AD變換器，其通過(guò)將包含減法放大輸出部之信號(hào)變換單元的輸出反饋到輸入來(lái)通過(guò)相同的信號(hào)變換單元進(jìn)行多次AD變換。
一般地，系統(tǒng)LSI上安裝的模擬電路塊是根據(jù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。因此，當(dāng)開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)不同的模擬電路塊時(shí)，必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。模擬電路塊的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)由于具有需要諸如布線配置、邏輯驗(yàn)證、試制、評(píng)價(jià)等很多工序，以及需要數(shù)月之開(kāi)發(fā)周期的情況，因此其變成系統(tǒng)LSI開(kāi)發(fā)的瓶頸。模擬數(shù)字變換電路也不例外，特別在近年達(dá)到驚人發(fā)展的圖像和通信等領(lǐng)域中，對(duì)更高速和高精度AD變換電路的要求提高了，需要有縮短AD變換電路的開(kāi)發(fā)周期的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平9-275342號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述情況而提出，其目的在于提供一種通用性高的AD變換裝置。
本發(fā)明的第一技術(shù)方案，提供一種模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，包含多個(gè)信號(hào)變換單元，并將所述信號(hào)變換單元配置成多行多列；所述信號(hào)變換單元包括AD變換電路，其將輸入的模擬信號(hào)變換成規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA變換電路，其將所述AD變換電路的輸出變換成模擬信號(hào)；和減法電路，其從所述輸入模擬信號(hào)中減去所述DA變換電路的輸出信號(hào)。通過(guò)將多個(gè)信號(hào)變換單元配置成矩陣形狀，能夠靈活地設(shè)計(jì)信號(hào)變換單元的組合和連接順序等。
信號(hào)變換單元還包括用于放大所述減法電路之輸出信號(hào)的放大電路。由此，當(dāng)通過(guò)使用信號(hào)變換單元的輸出信號(hào)來(lái)獲得更低位的數(shù)字信號(hào)時(shí)，能夠提高變換精度。
多個(gè)信號(hào)變換單元當(dāng)中的至少一個(gè)也可以具有開(kāi)關(guān)部，其在該信號(hào)變換單元之輸出信號(hào)和來(lái)自該信號(hào)變換單元外部電路之外部信號(hào)之間，切換應(yīng)輸入哪一個(gè)來(lái)作為所述輸入模擬信號(hào)。由此，有可能通過(guò)多次循環(huán)使用信號(hào)變換單元來(lái)進(jìn)行AD變換，并能夠減少電路面積。由于可以任意設(shè)定循環(huán)數(shù)，因此提高了設(shè)計(jì)的自由度。
多個(gè)信號(hào)變換單元當(dāng)中的至少一個(gè)也可以具有切換裝置，其用于切換所述輸入模擬信號(hào)的輸入端或者該信號(hào)變換單元輸出信號(hào)的輸出端。所述切換裝置也可以是用于將所述輸入端或者所述輸出端與所述信號(hào)變換單元相連接的布線區(qū)域。在布線工序中，通過(guò)布線可以物理選擇信號(hào)的輸入端或者輸出端。所述切換裝置可以是開(kāi)關(guān)元件。通過(guò)設(shè)置晶體管等開(kāi)關(guān)元件，可以電選擇信號(hào)的輸入端或者輸出端。由此，動(dòng)態(tài)切換控制也變成可能，并且更加提高了AD變換裝置的通用性。
本發(fā)明的第二技術(shù)方案，提供一種模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，包括信號(hào)變換單元，其包括將輸入的模擬信號(hào)變換成規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值的AD變換電路、將所述AD變換電路的輸出變換成模擬信號(hào)的DA變換電路、從所述輸入模擬信號(hào)中減去所述DA變換電路的輸出信號(hào)的減法電路；和切換裝置，其用于切換所述輸入模擬信號(hào)的輸入端或者所述信號(hào)變換單元輸出信號(hào)的輸出端。
由于通過(guò)設(shè)置切換裝置就能夠自由地組合和使用信號(hào)變換單元的信號(hào)輸入端或者輸出端而不用變更信號(hào)變換單元的配置布圖，因此能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)的模擬數(shù)字變換裝置。因此，能夠提供通用性高的AD變換裝置。
信號(hào)變換單元還包括用于放大所述減法電路之輸出信號(hào)的放大電路。由此，當(dāng)通過(guò)使用信號(hào)變換單元的輸出信號(hào)來(lái)獲得更低位的數(shù)字信號(hào)時(shí)，能夠提高變換精度。
所述信號(hào)變換單元也可以包括開(kāi)關(guān)部，其在該信號(hào)變換單元之輸出信號(hào)和來(lái)自該信號(hào)變換單元外部電路之外部信號(hào)之間，切換應(yīng)輸入哪一個(gè)來(lái)作為所述輸入模擬信號(hào)。由此，有可能通過(guò)多次循環(huán)使用信號(hào)變換單元來(lái)進(jìn)行AD變換，并能夠減少電路面積。由于可以任意設(shè)定循環(huán)數(shù)，因此提高了設(shè)計(jì)的自由度。
所述切換裝置能夠從所述信號(hào)變換單元相鄰接的多個(gè)電路中選擇所述輸入端或者所述輸出端。例如，由于能夠從信號(hào)變換單元的上下左右所鄰接的電路中選擇出輸入端或者輸出端，因此可以在信號(hào)變換單元上下左右四邊上配置切換裝置。由此，使更加提高了設(shè)計(jì)的自由度。輸入端或者輸出端可以是其他的信號(hào)變換單元，也可以是除此之外的任意電路。
模擬數(shù)字變換裝置，也可以包括多個(gè)所述信號(hào)變換單元；對(duì)于各個(gè)所述信號(hào)變換單元，設(shè)置了所述切換裝置。多個(gè)信號(hào)變換單元可以配置成直線形狀，也可以陣列配置成多行多列。
所述切換裝置是用于將所述輸入端或者所述輸出端與所述信號(hào)變換單元相連接的布線區(qū)域?？梢栽诓季€工序中通過(guò)布線來(lái)物理選擇信號(hào)的輸入端或者輸出端。
所述切換裝置也可以是開(kāi)關(guān)元件。通過(guò)設(shè)置晶體管等開(kāi)關(guān)元件，可以電選擇信號(hào)的輸入端或者輸出端。由此，動(dòng)態(tài)切換控制也變成可能，更加提高了AD變換裝置的通用性。
模擬數(shù)字變換裝置也可以包括用于控制所述開(kāi)關(guān)元件之接通斷開(kāi)的切換控制裝置。所述切換控制裝置也可以基于該模擬數(shù)字變換裝置所要求的性能，控制所述開(kāi)關(guān)元件的接通斷開(kāi)。由于通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的接通斷開(kāi)，能夠自由地變更信號(hào)變換單元的組合和連接順序，因此能夠與各種標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)。根據(jù)模擬數(shù)字變換裝置所安裝設(shè)備的操作模式，能夠動(dòng)態(tài)地變更模擬數(shù)字變換裝置的性能。
當(dāng)出現(xiàn)沒(méi)有使用的信號(hào)變換單元時(shí)，所述切換控制裝置通過(guò)控制所述開(kāi)關(guān)元件的接通斷開(kāi)，降低向該信號(hào)變換單元的電力供應(yīng)?？梢詳嚅_(kāi)向未使用之信號(hào)變換單元的電力供應(yīng)。由此，能夠降低AD變換裝置的耗電。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供通用性高的AD變換裝置。


圖1是表示第一實(shí)施方式流水線型AD變換單元構(gòu)成的示意圖。
圖2是表示第一實(shí)施方式循環(huán)型AD變換單元構(gòu)成的示意圖。
圖3是表示現(xiàn)有AD變換裝置構(gòu)成的示意圖。
圖4是表示第一實(shí)施方式AD變換裝置構(gòu)成例子的示意圖。
圖5是表示圖4所示AD變換裝置之AD變換單元連接例的示意圖。
圖6是表示圖4所示AD變換裝置之AD變換單元連接例的示意圖。
圖7是表示第二實(shí)施方式流水線型AD變換單元構(gòu)成的示意圖。
圖8是表示第二實(shí)施方式循環(huán)型AD變換單元構(gòu)成的示意圖。
圖9是表示第二實(shí)施方式AD變換裝置構(gòu)成例子的示意圖。
圖10是表示圖9所示AD變換裝置之信號(hào)變換單元連接例的示意圖。
圖11是表示圖9所示AD變換裝置之信號(hào)變換單元連接例的示意圖。
圖12是表示第三實(shí)施方式流水線型AD變換單元構(gòu)成的示意圖。
圖13是表示第三實(shí)施方式循環(huán)型AD變換單元構(gòu)成的示意圖。
圖14是表示第三實(shí)施方式AD變換裝置構(gòu)成例子的示意圖。
圖中10，50，80-流水線型AD變換單元；20，60，90-循環(huán)型AD變換單元；40，42，44，46，48-AD變換裝置；11-放大電路；12-AD變換電路；13-DA變換電路；14-減法電路；15-放大電路；16-減法放大電路；17-編碼器；18-輸入端子；19-輸出端子；72-輸入切換部；74-輸出切換部；76，78-開(kāi)關(guān)元件；79-切換控制電路；SW1，SW2-開(kāi)關(guān)元件。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方式)本實(shí)施方式的AD變換裝置具有將進(jìn)行低位模擬數(shù)字變換的信號(hào)變換單元以多行多列進(jìn)行陣列配置的結(jié)構(gòu)。通過(guò)將信號(hào)變換單元不僅配置成直線形狀，還將其配置成陣列，能夠使布圖(layout)自由度提高，并實(shí)現(xiàn)可與各種標(biāo)準(zhǔn)靈活對(duì)應(yīng)的布圖。作為各個(gè)信號(hào)變換單元，由于通過(guò)利用其操作已經(jīng)確認(rèn)的IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán))，將其進(jìn)行陣列配置而自由組合，可以設(shè)計(jì)出按照所要求標(biāo)準(zhǔn)的AD變換裝置，因此其設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)所需要的周期以及成本等能夠大幅度地減少。
圖1表示第一實(shí)施方式信號(hào)變換單元10的構(gòu)成。該信號(hào)變換單元10是流水線型AD變換裝置的構(gòu)成單位，以后稱為“流水線型AD變換單元10”。流水線型AD變換單元10包括第一放大電路11、AD變換電路12、DA變換電路13以及減法放大電路16。減法放大電路16包括減法電路14和第二放大電路15。
輸入端子18上輸入的模擬信號(hào)Vin被輸入到AD變換電路12，變換成規(guī)定位數(shù)的數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)被輸出到編碼器17和DA變換電路13。DA變換電路13將從AD變換電路12輸出的數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào)。此時(shí)，DA變換電路13將模擬信號(hào)放大2倍并輸出到減法電路14。第一放大電路11采樣保持輸入的模擬信號(hào)Vin，將其2倍放大后輸出到減法電路14。第一放大電路11和DA變換電路13的放大倍數(shù)可以是任意的，不局限于2倍。可以不設(shè)置第一放大電路11，此時(shí)，DA變換電路13不放大模擬信號(hào)而輸出到減法電路14。減法電路14從由第一放大電路11輸出的模擬信號(hào)中減去從DA變換電路輸出的模擬信號(hào)。第二放大電路15將減法電路14的輸出模擬信號(hào)2倍放大后輸出。第二放大電路15的放大倍數(shù)是任意的，不局限于2倍。例如，當(dāng)AD變換電路12將數(shù)字信號(hào)2位提取時(shí)，可以通過(guò)第一放大電路11和第二放大電路15來(lái)整體4倍放大。第二放大電路15的輸出通過(guò)介入輸出端子19被輸出到外部，例如被輸入到下一級(jí)的AD變換單元。
圖2表示第一實(shí)施方式信號(hào)變換單元20的構(gòu)成。該信號(hào)變換單元20是循環(huán)型AD變換裝置的構(gòu)成單位，以后稱為“循環(huán)型AD變換單元20”。循環(huán)型AD變換單元20除了圖1所示流水線型AD變換單元10的構(gòu)成之外，還包括用于切換輸入信號(hào)的開(kāi)關(guān)元件SW1和SW2。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件SW1為接通、開(kāi)關(guān)元件SW2為斷開(kāi)時(shí)，在輸入端子18上輸入的模擬信號(hào)Vin被輸入到AD變換電路12和第一放大電路11，并通過(guò)與流水線型AD變換單元10同樣的操作提取出數(shù)字信號(hào)。這里，如果開(kāi)關(guān)元件SW1變成斷開(kāi)、開(kāi)關(guān)元件SW2變?yōu)榻油〞r(shí)，第二放大電路15的輸出模擬信號(hào)被反饋到AD變換電路12和第一放大電路11，并通過(guò)循環(huán)型AD變換單元20再次進(jìn)行AD變換。這樣，多次循環(huán)進(jìn)行AD變換，最后，第二放大電路15的輸出通過(guò)介入輸出端子19被輸出到外部，例如被輸出到下一級(jí)的AD變換單元。當(dāng)通過(guò)循環(huán)型AD變換單元20被AD變換到最低位時(shí)，第二放大電路15的輸出可以不輸出到外部，此時(shí)，也可以不設(shè)置輸出端子19。循環(huán)型AD變換單元20由于通過(guò)控制循環(huán)數(shù)而能夠改變性能，因此通過(guò)在AD變換裝置中設(shè)置循環(huán)型AD變換單元20而使設(shè)計(jì)的自由度增加。
圖3表示現(xiàn)有AD變換裝置30的構(gòu)成。AD變換裝置30具有將圖1所示流水線型AD變換單元10連接成直線形狀的結(jié)構(gòu)。這里，作為例子，各個(gè)流水線型AD變換單元10假設(shè)為具有在100MS/s(每秒兆采樣)速度下提取3位數(shù)字信號(hào)之能力的單元。這種情況下，AD變換裝置30在考慮冗余位之后，理論上具有在100MS/s下進(jìn)行9位AD變換的能力。為了提高AD變換精度，在流水線型AD變換裝置第二級(jí)以后的信號(hào)變換單元中，或者在通過(guò)將循環(huán)型AD變換單元進(jìn)行多次循環(huán)使用之第二次以后的AD變換中，冗余位是在前級(jí)或者前次之AD變換中所獲得位當(dāng)中通過(guò)再次AD變換低位而獲得的位。在這里，由于將冗余位假設(shè)為1位，在第2、3、4級(jí)之流水線型AD變換單元10中，將獲得3-1＝2位的數(shù)字信號(hào)。因此，在整體上獲得3+2+2+2＝9位的數(shù)字信號(hào)。以后，當(dāng)提及AD變換裝置的性能時(shí)，各個(gè)流水線型AD變換單元或者沒(méi)有反饋時(shí)的循環(huán)型AD變換單元假定為在100MS/s下工作，以及假定將冗余位作為1位而算出總位數(shù)的理論值。
圖4表示本實(shí)施方式AD變換裝置40的構(gòu)成。AD變換裝置40具有將圖1所示流水線型AD變換單元10或者圖2所示循環(huán)型AD變換單元20陣列配置成多行多列的結(jié)構(gòu)。圖4中，盡管示出了將4個(gè)流水線型AD變換單元10或者循環(huán)型AD變換單元20陣列配置成2行2列的例子，但顯然，也可以陣列配置成等于或大于3行，或者等于或大于3列。流水線型AD變換單元10和循環(huán)型AD變換單元20的組合可以是任意的，例如，可以將2個(gè)流水線型AD變換單元10和2個(gè)循環(huán)型AD變換單元20進(jìn)行組合。也可以將循環(huán)型AD變換單元20不循環(huán)使用而只使用一次，從而用作為流水線型AD變換單元10的功能。
圖3所示的現(xiàn)有流水線型AD變換裝置30盡管根據(jù)信號(hào)的流動(dòng)使流水線型AD變換單元10配置成直線形狀，但象本實(shí)施方式的AD變換裝置40那樣，通過(guò)將AD變換單元2維陣列配置，能夠靈活地設(shè)計(jì)與周圍配置的其他電路之間的布線和布圖等，即使在有諸如標(biāo)準(zhǔn)變更之類的情況下，不用使包含周圍電路的大規(guī)模設(shè)計(jì)變更很大就能夠進(jìn)行靈活地對(duì)應(yīng)。
圖5(a)表示在圖4所示AD變換裝置40中連接流水線型AD變換單元10a和10b以及連接流水線型AD變換單元10c和10d的例子。假設(shè)使流水線型AD變換單元10的性能在100MS/s下為3位，則該AD變換裝置40，理論上，在通過(guò)與時(shí)鐘同步做成2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下用作為在100MS/s下獲得5位數(shù)字信號(hào)之2系統(tǒng)的AD變換裝置的作用，在通過(guò)將時(shí)鐘反相進(jìn)行交錯(cuò)(interleave)操作時(shí)用作為在200MS/s下獲得5位數(shù)字信號(hào)之1系統(tǒng)的AD變換裝置的作用。
圖5(b)表示在圖4所示AD變換裝置40中將流水線型AD變換單元10a，10b，10c，以及10d從輸入側(cè)開(kāi)始以10c，10a，10b，10d的順序連接的例子。該AD變換裝置40與圖3所示現(xiàn)有AD變換裝置30相同，理論上用作為在100MS/s下獲得9位數(shù)字信號(hào)之AD變換裝置的作用。
圖6(a)表示在圖4所示AD變換裝置40中連接循環(huán)型AD變換單元20a和20b以及連接循環(huán)型AD變換單元20c和20d的例子。本例中，循環(huán)型AD變換單元20a和20c循環(huán)使用一次，循環(huán)型AD變換單元20b和20d循環(huán)使用兩次。這里，所謂循環(huán)使用一次，意味著通過(guò)輸入反饋一次來(lái)循環(huán)使用循環(huán)型AD變換單元20的輸出信號(hào)，使得合計(jì)兩次使用相同的循環(huán)型AD變換單元20。該AD變換裝置40在通過(guò)與時(shí)鐘同步做成2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，理論上用作為在33MS/s下獲得11位數(shù)字信號(hào)之2系統(tǒng)的AD變換裝置的作用，在通過(guò)將時(shí)鐘反相進(jìn)行交錯(cuò)(interleave)操作時(shí)，理論上用作為在66MS/s下獲得11位數(shù)字信號(hào)之1系統(tǒng)的AD變換裝置的作用。
圖6(b)表示在圖4所示AD變換裝置40中將循環(huán)型AD變換單元20a，20b，20c，以及20d從輸入側(cè)開(kāi)始以20c，20a，20b，20d的順序連接的例子。與圖6(a)的情況相同，當(dāng)循環(huán)使用1次循環(huán)型AD變換單元20a和20c以及循環(huán)使用2次循環(huán)型AD變換單元20b和20d時(shí)，該AD變換裝置40由于在初始階段之循環(huán)型AD變換單元20c的第一次AD變換下獲得了3位、在以后1+2+3+3＝9次AD變換下獲得平均2位的數(shù)字信號(hào)，因此理論上用作為在33MS/s下獲得21位數(shù)字信號(hào)之AD變換裝置的作用。
這樣，由于使用將AD變換單元縱橫陣列配置的布圖，只通過(guò)改變布線而不變更布圖就能夠比較容易地實(shí)現(xiàn)不同標(biāo)準(zhǔn)的AD變換裝置。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)通用性高的AD變換裝置。將AD變換單元被陣列配置的電路構(gòu)成預(yù)先登錄在IP庫(kù)中，可以在將來(lái)的LSI設(shè)計(jì)中利用。
(第二實(shí)施方式)本實(shí)施方式中，在各個(gè)信號(hào)變換單元上設(shè)置了用于切換輸入端或者輸出端的切換裝置。由此，通過(guò)自由組合信號(hào)變換單元而不變更布圖，能夠?qū)崿F(xiàn)按照所要求標(biāo)準(zhǔn)的AD變換裝置。在本實(shí)施方式中，作為切換裝置，提出了這種技術(shù)，其設(shè)置了與鄰接的其他信號(hào)變換單元或其他電路之間的布線區(qū)域，在制造時(shí)的布線工序中加入必要的布線，由此實(shí)現(xiàn)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的AD變換裝置。
圖7表示本實(shí)施方式流水線型AD變換單元50的構(gòu)成。本實(shí)施方式流水線型AD變換單元50除了圖1所示第一實(shí)施方式流水線型AD變換單元10的構(gòu)成之外，還包括用于切換輸入端的輸入切換部72和用于切換輸出端的輸出切換部74。輸入切換部72和輸出切換部74可以是設(shè)置用于連接流水線型AD變換單元50和其他電路的布線區(qū)域，其在布線工序中對(duì)必要位置布線，并確定信號(hào)的輸入端和輸出端。在圖7的例子中，盡管輸入切換部72具有可選擇2個(gè)輸入端的布線區(qū)域，輸出切換部74具有可選擇2個(gè)輸出端的布線區(qū)域，但也可以選擇3個(gè)或者3個(gè)以上的輸入端或者輸出端。例如，為了從四周相鄰的其他信號(hào)變換單元中選擇信號(hào)的輸入端或者輸出端，在流水線型AD變換單元50四邊的每個(gè)邊上設(shè)置輸入切換部72和輸出切換部74。
圖8表示本實(shí)施方式循環(huán)型AD變換單元60的構(gòu)成。本實(shí)施方式循環(huán)型AD變換單元60除了圖2所示第一實(shí)施方式循環(huán)型AD變換單元20的構(gòu)成之外，還包括用于切換信號(hào)輸入端的輸入切換部72和用于切換信號(hào)輸出端的輸出切換部74。圖8中，能夠選擇2系統(tǒng)輸入端，對(duì)于各個(gè)輸入系統(tǒng)，準(zhǔn)備了用于選擇從外部輸入信號(hào)或者輸入反饋信號(hào)的開(kāi)關(guān)元件SW1和SW2。在另外的例子中，可以使開(kāi)關(guān)元件SW1和SW2公用，以與圖7所示流水線型AD變換單元50的情況相同的形式，來(lái)設(shè)置輸入切換部72和輸出切換部74。在又一另外的例子中，可以使開(kāi)關(guān)元件SW2a和SW2b公用。
圖9(a)表示本實(shí)施方式AD變換裝置42的構(gòu)成。圖9(b)表示本實(shí)施方式AD變換裝置44的構(gòu)成。圖9(a)所示的AD變換裝置42具有將圖7所示流水線型AD變換單元50或者圖8所示循環(huán)型AD變換單元60配置成2行2列矩陣形狀的結(jié)構(gòu)。圖9(b)所示的AD變換裝置44具有將流水線型AD變換單元50或者循環(huán)型AD變換單元60配置成2個(gè)直線形狀的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，流水線型AD變換單元50或者循環(huán)型AD變換單元60可以配置成2維陣列，也可以配置成直線形狀。在圖9(a)和圖9(b)所示例子中，表示出將輸入切換部72和輸出切換部74設(shè)置在流水線型AD變換單元50或者循環(huán)型AD變換單元60的四邊上。根據(jù)這種構(gòu)成，當(dāng)流水線型AD變換單元50或者循環(huán)型AD變換單元60配置成直線形狀或者配置成2維陣列時(shí)，由于能夠在上下左右鄰接的其他的流水線型AD變換單元50或者循環(huán)型AD變換單元60之間自由地切換信號(hào)的輸入端或者輸出端，因此更加提高了設(shè)計(jì)的靈活性。
圖10(a)表示通過(guò)利用圖9(a)所示AD變換裝置42的布圖來(lái)實(shí)現(xiàn)具有與圖5(a)所示AD變換裝置40相同功能之AD變換裝置的例子。在本圖的AD變換裝置42中，在流水線型AD變換單元50a輸入切換部72的一個(gè)上設(shè)置了用于輸入所輸入模擬信號(hào)Vin的布線，通過(guò)布線使流水線型AD變換單元50a輸出切換部74的一個(gè)和流水線型AD變換單元50b輸入切換部72的一個(gè)相連接。同樣，在流水線型AD變換單元50c輸入切換部72的一個(gè)上設(shè)置了用于輸入所輸入模擬信號(hào)Vin的布線，通過(guò)布線使流水線型AD變換單元50c輸出切換部74的一個(gè)和流水線型AD變換單元50d輸入切換部72的一個(gè)相連接。
圖10(b)表示通過(guò)利用圖9(a)所示AD變換裝置42的布圖來(lái)實(shí)現(xiàn)具有與圖5(b)所示AD變換裝置40相同功能之AD變換裝置的例子。在本圖的AD變換裝置42中，在流水線型AD變換單元50c輸入切換部72的一個(gè)上設(shè)置了用于輸入所輸入模擬信號(hào)Vin的布線，通過(guò)各自的布線使流水線型AD變換單元50c輸出切換部74的一個(gè)和流水線型AD變換單元50a輸入切換部72的一個(gè)、流水線型AD變換單元50a輸出切換部74的一個(gè)和流水線型AD變換單元50b輸入切換部72的一個(gè)、流水線型AD變換單元50b輸出切換部74的一個(gè)和流水線型AD變換單元50d輸入切換部72的一個(gè)相連接。
圖11(a)表示通過(guò)利用圖9(b)所示AD變換裝置44的布圖來(lái)實(shí)現(xiàn)2系統(tǒng)AD變換裝置的例子。本例中，循環(huán)使用一次循環(huán)型AD變換單元60a和60b。如果各個(gè)循環(huán)型AD變換單元60基于一次就能夠獲得在100MS/s下的3位數(shù)字信號(hào)，則該AD變換裝置44在通過(guò)與時(shí)鐘同步做成2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，理論上其用作為在50MS/s下獲得5位數(shù)字信號(hào)之2系統(tǒng)的AD變換裝置的作用，在通過(guò)將時(shí)鐘反相進(jìn)行交錯(cuò)(interleave)操作的情況下，理論上其用作為在100MS/s下獲得5位數(shù)字信號(hào)之1系統(tǒng)的AD變換裝置的作用。
圖11(b)表示通過(guò)利用圖9(b)所示AD變換裝置44的布圖來(lái)實(shí)現(xiàn)將循環(huán)型AD變換單元60a和60b連接成直線形狀之2系統(tǒng)AD變換裝置的例子。本例中，循環(huán)使用一次循環(huán)型AD變換單元60a和60b。如果各個(gè)循環(huán)型AD變換單元60基于一次就能夠獲得在100MS/s下的3位數(shù)字信號(hào)，則該AD變換裝置44在理論上用作為在50MS/s下獲得9位數(shù)字信號(hào)之1系統(tǒng)的AD變換裝置的作用。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)設(shè)置用于切換信號(hào)輸入端或者輸出端的切換裝置，不用重新設(shè)計(jì)就能夠提供可與各種使用容易對(duì)應(yīng)的通用性高的AD變換裝置。由于將這種通用性高的電路作為IP而重新使用，因此在能夠大幅度降低AD變換裝置之開(kāi)發(fā)周期的同時(shí)，還能夠大幅度降低開(kāi)發(fā)的成本。
當(dāng)制造規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的AD變換裝置時(shí)，首先，通過(guò)利用具有將信號(hào)變換單元多個(gè)配置之結(jié)構(gòu)的AD變換電路的布圖來(lái)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)吻合之功能的信號(hào)變換單元的組合以及確定布線，該信號(hào)變換單元通過(guò)布線能夠切換信號(hào)的輸入端或者輸出端。然后，在制造的布線工序中，用例如金屬來(lái)實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的布線，以及連接各個(gè)信號(hào)變換單元。由此，只通過(guò)變更布線，就能夠?qū)崿F(xiàn)具有各種功能的AD變換裝置。而且，AD變換裝置的標(biāo)準(zhǔn)變更也變得容易了。
(第三實(shí)施方式)在本實(shí)施方式中，作為用于切換信號(hào)輸入端或者輸出端的切換裝置，設(shè)置了開(kāi)關(guān)元件。由此，根據(jù)AD變換裝置所要求的性能，通過(guò)接通斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件，能夠動(dòng)態(tài)地變更信號(hào)變換單元的組合方式和連接形式，以及獲得用于實(shí)現(xiàn)希望性能的AD變換裝置。
圖12表示本實(shí)施方式流水線型AD變換單元80的構(gòu)成。本實(shí)施方式流水線型AD變換單元80除了圖1所示第一實(shí)施方式流水線型AD變換單元10的構(gòu)成之外，還包括用于切換信號(hào)輸入端的開(kāi)關(guān)元件76a和76b和用于切換信號(hào)輸出端的開(kāi)關(guān)元件78a和78b。在圖12的例子中，盡管設(shè)置了2個(gè)用于輸入切換的開(kāi)關(guān)元件76、2個(gè)用于輸出切換的開(kāi)關(guān)元件78，但也可以設(shè)置3個(gè)或3個(gè)以上的開(kāi)關(guān)元件，選擇3個(gè)或者3個(gè)以上的輸入端或者輸出端。
圖13表示本實(shí)施方式循環(huán)型AD變換單元90的構(gòu)成。本實(shí)施方式循環(huán)型AD變換單元90除了圖2所示第一實(shí)施方式循環(huán)型AD變換單元20的構(gòu)成之外，還包括用于切換信號(hào)輸入端的開(kāi)關(guān)元件76a和76b和用于切換信號(hào)輸出端的開(kāi)關(guān)元件78a和78b。圖13所示的例子中，在圖2所示第一實(shí)施方式循環(huán)型AD變換單元20中設(shè)置的、當(dāng)信號(hào)從外部輸入時(shí)變成接通的開(kāi)關(guān)元件SW1與用于輸入端切換的開(kāi)關(guān)元件76公用。
圖14(a)表示本實(shí)施方式AD變換裝置46的構(gòu)成。圖14(b)表示本實(shí)施方式AD變換裝置48的構(gòu)成。圖14(a)所示的AD變換裝置46具有將圖12所示流水線型AD變換單元80或者圖13所示循環(huán)型AD變換單元90配置成2行2列矩陣形狀的結(jié)構(gòu)。圖14(b)所示的AD變換裝置48具有將圖12所示流水線型AD變換單元80或者圖13所示循環(huán)型AD變換單元90配置成2個(gè)直線形狀的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式的AD變換裝置中，流水線型AD變換單元50或者循環(huán)型AD變換單元60可以配置成2維陣列，也可以配置成直線形狀。
切換控制電路79控制用于切換信號(hào)輸入端之開(kāi)關(guān)元件76和用于切換信號(hào)輸出端之開(kāi)關(guān)元件78的接通斷開(kāi)。例如，由于通過(guò)切換控制電路79控制開(kāi)關(guān)元件76和78的接通斷開(kāi)，因此能夠?qū)D14(a)所示的AD變換裝置46既用作為圖10(a)所示的AD變換裝置42的功能，也能夠用作為圖10(b)所示的AD變換裝置42的功能。根據(jù)另外的連接形式，還能夠用作為具有不同性能的AD變換裝置的功能。切換控制電路79可以動(dòng)態(tài)地控制和靜態(tài)地控制開(kāi)關(guān)元件76和78的接通斷開(kāi)。當(dāng)動(dòng)態(tài)地控制開(kāi)關(guān)元件76和78的接通斷開(kāi)時(shí)，切換控制電路79接受用于變更AD變換裝置的速度、位數(shù)、精度等性能的指令，為了實(shí)現(xiàn)通過(guò)變更信號(hào)變換單元的組合和連接順序所要求的性能，可以變更開(kāi)關(guān)元件76和78的接通斷開(kāi)。
切換控制電路79可以設(shè)置在AD變換裝置的內(nèi)部，也可以設(shè)置在AD變換裝置所安裝的設(shè)備中。當(dāng)切換控制電路79設(shè)置在AD變換裝置的內(nèi)部時(shí)，切換控制電路79可以具有例如使諸如設(shè)備操作模式和開(kāi)關(guān)元件76和78的接通斷開(kāi)相對(duì)應(yīng)而存儲(chǔ)的表，當(dāng)設(shè)備通知諸如操作模式變更時(shí)，可以通過(guò)參考該表來(lái)控制開(kāi)關(guān)元件76和78的接通斷開(kāi)。當(dāng)切換控制電路79設(shè)置于設(shè)備中時(shí)，切換控制電路79例如可以通過(guò)CPU等實(shí)現(xiàn)，其基于設(shè)備的操作模式等來(lái)判斷AD變換裝置所要求的性能，為了實(shí)現(xiàn)該性能，可以控制開(kāi)關(guān)元件76和78的接通斷開(kāi)。
根據(jù)上述構(gòu)成和操作，通過(guò)由開(kāi)關(guān)元件76和78的接通斷開(kāi)來(lái)變更AD變換裝置的構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)可變更操作速度、位數(shù)、精度等性能的通用性高的AD變換裝置。在電子設(shè)備中，即使在需要安裝多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之AD變換裝置的情況下，通過(guò)利用本實(shí)施方式的技術(shù)，也能夠用一個(gè)AD變換裝置來(lái)滿足多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。由此，能夠減少AD變換裝置的電路面積和能夠使設(shè)備小型化、輕便和低成本。
切換控制電路79在通過(guò)開(kāi)關(guān)元件76和78的接通斷開(kāi)來(lái)切換AD變換裝置的功能時(shí)，在沒(méi)有使用的信號(hào)變換單元產(chǎn)生的情況下，可以控制該信號(hào)變換單元，使得隔斷向該信號(hào)變換單元各個(gè)電路的電力供應(yīng)。具體地，可以將備用信號(hào)發(fā)送到?jīng)]有使用之信號(hào)變換單元的各個(gè)電路來(lái)斷開(kāi)電源。由此，能夠減少AD變換裝置的耗電。
上面結(jié)合實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明。這些實(shí)施方式是例示性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其各個(gè)構(gòu)成要素和各個(gè)處理過(guò)程的組合可以構(gòu)成各種各樣的變形例，這些變形例也應(yīng)屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，包含多個(gè)信號(hào)變換單元，并將所述信號(hào)變換單元配置成多行多列；所述信號(hào)變換單元包括AD變換電路，其將輸入的模擬信號(hào)變換成規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA變換電路，其將所述AD變換電路的輸出變換成模擬信號(hào)；減法電路，其從所述輸入模擬信號(hào)中減去所述DA變換電路的輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，所述信號(hào)變換單元還包括用于放大所述減法電路之輸出信號(hào)的放大電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，多個(gè)信號(hào)變換單元當(dāng)中的至少一個(gè)具有開(kāi)關(guān)部，其在該信號(hào)變換單元之輸出信號(hào)和來(lái)自該信號(hào)變換單元外部電路之外部信號(hào)之間，切換應(yīng)輸入哪一個(gè)來(lái)作為所述輸入模擬信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，多個(gè)信號(hào)變換單元當(dāng)中的至少一個(gè)具有切換裝置，其用于切換所述輸入模擬信號(hào)的輸入端或者該信號(hào)變換單元輸出信號(hào)的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，所述切換裝置是用于將所述輸入端或者所述輸出端與所述信號(hào)變換單元相連接的布線區(qū)域。
6.一種模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，包括信號(hào)變換單元，其包括將輸入的模擬信號(hào)變換成規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值的AD變換電路、將所述AD變換電路的輸出變換成模擬信號(hào)的DA變換電路、從所述輸入模擬信號(hào)中減去所述DA變換電路的輸出信號(hào)的減法電路；和切換裝置，其用于切換所述輸入模擬信號(hào)的輸入端或者所述信號(hào)變換單元輸出信號(hào)的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，所述信號(hào)變換單元還包括用于放大所述減法電路之輸出信號(hào)的放大電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，所述信號(hào)變換單元包括開(kāi)關(guān)部，其在該信號(hào)變換單元之輸出信號(hào)和來(lái)自該信號(hào)變換單元外部電路之外部信號(hào)之間，切換應(yīng)輸入哪一個(gè)來(lái)作為所述輸入模擬信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，所述切換裝置能夠從所述信號(hào)變換單元相鄰接的多個(gè)電路中選擇所述輸入端或者所述輸出端。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，包括多個(gè)所述信號(hào)變換單元；在各個(gè)所述信號(hào)變換單元上設(shè)置了所述切換裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，所述切換裝置是用于將所述輸入端或者所述輸出端與所述信號(hào)變換單元相連接的布線區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，所述切換裝置是開(kāi)關(guān)元件；該模擬數(shù)字變換裝置還包括用于控制所述開(kāi)關(guān)元件之接通斷開(kāi)的切換控制裝置；所述切換控制裝置基于該模擬數(shù)字變換裝置所要求的性能，控制所述開(kāi)關(guān)元件的接通斷開(kāi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的模擬數(shù)字變換裝置，其特征在于，當(dāng)出現(xiàn)沒(méi)有使用的信號(hào)變換單元時(shí)，所述切換控制裝置通過(guò)控制所述開(kāi)關(guān)元件的接通斷開(kāi)，降低向該信號(hào)變換單元的電力供應(yīng)。
全文摘要
提供一種通用性高的AD變換裝置。AD變換裝置具有包含多個(gè)信號(hào)變換單元，并使信號(hào)變換單元配置成多行多列的結(jié)構(gòu)，該信號(hào)變換單元包括AD變換電路，其將輸入的模擬信號(hào)變換成規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值DA變換電路，其將AD變換電路的輸出變換成模擬信號(hào)；減法電路，其從輸入模擬信號(hào)中減去DA變換電路的輸出信號(hào)；放大電路，其放大減法電路的輸出信號(hào)。通過(guò)將信號(hào)變換單元進(jìn)行各種組合而不用變更信號(hào)變換單元的布圖，就可實(shí)現(xiàn)各種性能的AD變換裝置。
文檔編號(hào)H03M1/44GK1661922SQ20051005214
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者和田淳, 谷邦之, 小林重人 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社