專利名稱：比較器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與其電路布局方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，特別是涉及一種可減少取樣電壓誤差、信道電荷注入以及時鐘饋入的影響的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
背景技術：
圖1為一已知(N+M)位的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的方塊示意圖。參考電壓產(chǎn)生電路12在參考電壓VRT與VRB之間產(chǎn)生多個第一參考電壓102與多個第二參考電壓101，以分別提供給高位比較器15以及低位比較器11與13，以作為與輸入電壓Vin比較。參考電壓產(chǎn)生電路12先在參考電壓VRT與VRB之間產(chǎn)生(2N-1)個第一參考電壓102，然后在每兩個相鄰的第一參考電壓之間再產(chǎn)生(2M-1)個第二參考電壓101。
當輸入電壓Vin經(jīng)過高位比較器15比較后會產(chǎn)生第一溫度計碼(thermometer code)105并傳送至高位數(shù)據(jù)編碼器17中編碼，以得到N位的數(shù)字碼108并傳送到高位數(shù)據(jù)鎖存器中18存放。
當輸入電壓Vin與連接于多個第一參考電壓102的高位比較器15比較后，便可得知輸入電壓Vin位于(2N-1)個第一參考電壓102的那一段區(qū)間。再通過連接于第二參考電壓101的低位比較器11及13比較電壓后，產(chǎn)生第二溫度計碼103及104并分別經(jīng)過低位數(shù)據(jù)編碼器14與16作編碼后，便產(chǎn)生N位的數(shù)字碼(digital code)106和107，并傳送到低位數(shù)據(jù)選擇及鎖存器19中存放。
由于高位數(shù)據(jù)編碼器17產(chǎn)生的N位數(shù)字碼在時序上比低位數(shù)據(jù)編碼器14或16產(chǎn)生的M位數(shù)字碼快一個時鐘周期，因此高位數(shù)據(jù)鎖存器18在延遲一個時鐘周期后將N位數(shù)字碼傳送到加法器109中與M位數(shù)字碼相加以得到輸入電壓Vin的(N+M)位的數(shù)字數(shù)據(jù)。
如果高位比較器15的工作頻率為Fs，則低位比較器11和13的工作頻率為(1/2)Fs。此外由于高位比較器15、低位比較器11和低位比較器13的取樣電路不是相同，會導致高位比較器15、低位比較器11和低位比較器13因取樣時間上有所誤差，故對一相同的輸入電壓Vin，其高位比較器15及低位比較器11及13所取樣到的電壓會稍有不同，而造成模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出結果不正確。
此外，已知技術中，高位比較器15、低位比較器11和低位比較器13內(nèi)所采用的比較器為單端放大器(single-ended amplifier)，而位于比較器內(nèi)的開關在切換時容易造成通道電荷注入(charge injection)以及時鐘饋入(clock feedthrough)的問題，使得模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出結果不正確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，可減少因取樣電壓誤差造成模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的效能不佳的情形。
本發(fā)明的另一目的為提供一種模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，可減少模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中比較器內(nèi)的開關在切換時造成的通道電荷注入(charge injection)以及時鐘饋入(clock feedthrough)的影響。
本發(fā)明的另一目的為提供一種本發(fā)明所提出的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的布局方法，針對本發(fā)明的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器特性作電路布局的最佳化。
本發(fā)明提供一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括一參考電壓產(chǎn)生電路、一第一粗/細比較器、一第二粗/細比較器、一第一編碼器、一第二編碼器以及一數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元。該參考電壓產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生多個粗參考電壓以及多個細參考電壓。該第一粗/細比較器，接收并比較一輸入電壓與所述粗參考電壓，以輸出一第一控制信號與一第一粗溫度計碼(thermometer code)，其中該參考電壓產(chǎn)生電路接受該第一控制信號后，輸出多個對應的細參考電壓，該第一粗/細比較器再比較該輸入電壓與所述對應細參考電壓后，輸出一第一細溫度計碼。該第二粗/細比較器，接收并比較該輸入電壓與所述粗參考電壓，以輸出一第二控制信號與一第二粗溫度計碼，其中該參考電壓產(chǎn)生電路接受該第二控制信號后，輸出多個對應的細參考電壓，該第二粗/細比較器再比較該輸入電壓與所述對應細參考電壓后，輸出一第二細溫度計碼。該第一編碼器，接收該第一粗溫度計碼與該第一細溫度計碼并輸出一第一數(shù)字碼(digitalcode)。該第二編碼器，接收該第二粗溫度計碼與該第二細溫度計碼并輸出一第二數(shù)字碼。該數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元，接收并交替輸出該第一數(shù)字碼與該第二數(shù)字碼。
本發(fā)明提供一種(N+M)位的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括一參考電壓產(chǎn)生電路、一第一粗/細比較器、一第二粗/細比較器、一第一編碼器、一第二編碼器以及一數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元。該參考電壓產(chǎn)生電路，由多個參考電壓產(chǎn)生單元組成的一(2N)×(2M)的矩陣結構，用以產(chǎn)生(2N-1)個粗參考電壓以及(2M-1)個細參考電壓。該第一粗/細比較器，接收并比較一輸入電壓與所述(2N-1)個粗參考電壓，以輸出2N個第一控制信號與一第一粗溫度計碼，其中該參考電壓產(chǎn)生電路接受該(2N)個第一控制信號后，輸出對應的(2M-1)個細參考電壓，該第一粗/細比較器再比較該輸入電壓與所述對應的(2M-1)個細參考電壓后，輸出一第一細溫度計碼。該第二粗/細比較器，接收并比較該輸入電壓與所述(2N-1)個粗參考電壓，以輸出2N個第二控制信號與一第二粗溫度計碼，其中該參考電壓產(chǎn)生電路接受該第二控制信號后，輸出對應的(2M-1)個細參考電壓，該第二粗/細比較器再比較該輸入電壓與所述對應的(2M-1)個細參考電壓后，輸出一第二細溫度計碼。該第一編碼器，接收該第一粗溫度計碼與該第一細溫度計碼并輸出具有(N+M)位的一第一數(shù)字碼。該第二編碼器，接收該第二粗溫度計碼與該第二細溫度計碼并輸出具有(N+M)位的一第二數(shù)字碼。該數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元，接收并交替輸出該第一數(shù)字碼與該第二數(shù)字碼。
本發(fā)明提供一種比較器，包括一第一電容、一第二電容、一前置放大器、一動態(tài)比較器以及第一到第八開關。該第一電容，具有一第一端與一第二端。該第二電容，具有一第一端與一第二端。該前置放大器，具有一正輸入端、一負輸入端、一正輸出端以及一負輸出端。第一開關，由一第一導通信號控制，耦接該輸入電壓以及一第一電容的該第一端。第二開關，由一第三導通信號控制，耦接一細參考電壓以及該第一電容的該第一端。第三開關，由一第二導通信號控制，耦接一參考電壓以及該第一電容的該第一端。第四開關，由該第二導通信號控制，耦接一參考電壓以及該第二電容的該第一端。第五開關，由該第三導通信號控制，耦接一粗參考電壓以及該第二電容的該第一端。第六開關，由該第一導通信號控制，耦接該粗參考電壓以及該第二電容的該第一端。第七開關，由該第一導通信號控制，其中一端耦接該第一電容的該第二端以及該前置放大器的正輸入端，另一端耦接該前置放大器的負輸出端。第八開關，由該第一導通信號控制，其中一端耦接該第二電容的該第二端以及該前置放大器的負輸入端，另一端耦接該前置放大器的正輸出端。動態(tài)比較器，具有一正輸入端耦接該前置放大器的負輸出端、一負輸入端耦接該前置放大器的正輸出端、一正輸出端以及一負輸出端，其中，當該前置放大器的正輸出端的電壓大于前置放大器的負輸出端的電壓時，該動態(tài)比較器的正輸出端輸出一邏輯高電平的信號，該動態(tài)比較器的負輸出端輸出一邏輯低電平的信號，并且當該前置放大器的正輸出端的電壓小于前置放大器的負輸出端的電壓時，該動態(tài)比較器的正輸出端輸出一邏輯低電平的信號，該動態(tài)比較器的負輸出端輸出一邏輯高電平的信號。
本發(fā)明提供一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電路布局方法，包括提供一電路基板；布局一參考電壓產(chǎn)生電路；在該參考電壓產(chǎn)生電路的對應的兩側分別布局一第一粗/細比較器以及一第二粗/細比較器；在該第一粗/細比較器以及該第二粗/細比較器相同的一側邊分別布局一第一編碼器以及一第二編碼器，其中該第一編碼器以及該第二編碼器形成的聯(lián)機平行于該參考電壓產(chǎn)生電路、該第一粗/細比較器以及該第二粗/細比較器形成的聯(lián)機。


圖1為一已知(N+M)位的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的方塊示意圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一實施例的方塊示意圖。
圖3為圖2中組件運作的時序圖。
圖4為圖2中第一編碼器的一實施例的方塊示意圖。
圖5為圖2中第二編碼器的一實施例的方塊示意圖。
圖6為圖2中參考電壓產(chǎn)生電路中的一參考電壓產(chǎn)生單元的電路圖。
圖7為圖2中第一粗/細比較器或第二粗/細比較器中的一比較器單元的一實施例的電路圖。
圖8為圖7中的比較器單元的時鐘波形圖。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的一(N+M)位的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一實施例的方塊示意圖。
圖10為圖9中第一編碼器的一實施例的方塊示意圖。
圖11為圖9中第二編碼器的一實施例的方塊示意圖。
圖12為圖9中參考電壓產(chǎn)生電路的一實施例的電路圖。
圖13為根據(jù)本發(fā)明的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一電路布局的實施例的示意圖。
圖14為根據(jù)本發(fā)明的一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的另一實施例的方塊示意圖。
圖15為圖14中組件運作的時序圖。
附圖符號說明11、13～低位比較器15～高位比較器12～參考電壓產(chǎn)生電路14、16～低位數(shù)據(jù)編碼器17～高位數(shù)據(jù)編碼器18～高位數(shù)據(jù)鎖存器19～低位數(shù)據(jù)選擇及鎖存器101～第一參考電壓102～第二參考電壓103～第一溫度計碼104～第一溫度計碼105～第二溫度計碼106～N位數(shù)字碼107～N位數(shù)字碼108～M位數(shù)字碼109、44、54、1006、116～加法器21、91、1401～第一粗/細比較器22、92、1402～參考電壓產(chǎn)生電路23、93、1403～第二粗/細比較器24、94、1404～第一編碼器25、95、1405～時鐘產(chǎn)生器26、96、1406～第二編碼器27、97、1407～數(shù)據(jù)選擇及鎖存電路201、901、1408～粗參考電壓202、203、902、903、1409、1410～細參考電壓204、205、904、905、1415、1416～控制信號206、1411～第一溫度計碼
207、1412～第二溫度計碼208、1413～數(shù)字碼209、1414～數(shù)字碼906～第一粗溫度計碼907～第一細溫度計碼908～第二粗溫度計碼909～第二細溫度計碼910～數(shù)字碼911～數(shù)字碼41、1003～第一粗編碼器42、1004～第一數(shù)據(jù)鎖存電路43、1001～第一細編碼器401～第一粗溫度計碼402～第一細溫度計碼403～第一高位數(shù)據(jù)404～第一低位數(shù)據(jù)51、111～第二細編碼器52、113～第二粗編碼器53、114～第二數(shù)據(jù)鎖存電路501～第二細溫度計碼502～第二粗溫度計碼503～第一高位數(shù)據(jù)504～第一低位數(shù)據(jù)71～第一電容72～第二電容73～前置放大器74～動態(tài)比較器1002、112～校正單元1005、115～數(shù)據(jù)校正單元1007～第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)1008～校正數(shù)據(jù)
1009～高位數(shù)字數(shù)據(jù)1010～第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)1101～第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)11 02～校正數(shù)據(jù)1103～高位數(shù)字數(shù)據(jù)1104～第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)具體實施方式
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一實施例的方塊示意圖。參考電壓產(chǎn)生電路22耦接第一粗/細比較器21與第二粗/細比較器23，用以提供參考電壓給第一粗/細比較器21與第二粗/細比較器23，用以比較輸入電壓Vin。第一編碼器24耦接第一粗/細比較器21，用以將第一粗/細比較器21產(chǎn)生的溫度計碼206編碼成數(shù)字碼209。第二編碼器26耦接第二粗/細比較器23，用以將第二粗/細比較器23產(chǎn)生的溫度計碼207編碼成數(shù)字碼208。數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元27接收數(shù)字碼208與209，用以循序輸出數(shù)字碼208與209。
時鐘產(chǎn)生器25則用以提供一時鐘信號給模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中所有需要時鐘信號的組件。參考電壓產(chǎn)生電路22根據(jù)兩個參考電壓VRT與VRB產(chǎn)生并傳送多個粗參考電壓VCOARSE201至第一粗/細比較器21與第二粗/細比較器23。第一粗/細比較器21與第二粗/細比較器23則根據(jù)比較結果，判斷輸入電壓Vin位于哪兩個粗參考電壓的區(qū)間，再傳送控制信號204與205至參考電壓產(chǎn)生電路22。參考電壓產(chǎn)生電路22則將對應的多個細參考電壓VFINE202或203傳送到第一粗/細比較器21與第二粗/細比較器23，用以與輸入電壓Vin進行一細比較程序。當?shù)谝淮?細比較器21對輸入電壓Vin比較完后會輸出一第一溫度計碼206至第一編碼器24進行編碼，當?shù)诙?細比較器23對輸入電壓Vin比較完后會輸出一第二溫度計碼207至第二編碼器26進行編碼。
為更清楚說明圖2中組件的運作，請同時參考圖3。圖3為圖2中組件運作的時序圖。于時間T1內(nèi)，第一粗/細比較器21對輸入電壓Vin取樣的第一電壓值。于時間T2內(nèi)，第一粗/細比較器21對該第一電壓值進行一粗比較。于時間T3內(nèi)，第一粗/細比較器21對該第一電壓值進行一細比較。
于時間T3內(nèi)并且時鐘信號位于邏輯高電平時，第二粗/細比較器23進行取樣，以得到一第二電壓值。并且于時間T3內(nèi)且時鐘信號位于邏輯低電平時，第二粗/細比較器23對該第二電壓值進行一粗比較。而于時間T4以及T5時，第二粗/細比較器23對第二電壓值進行一細比較。
當?shù)谝淮?細比較器21對第一電壓值進行比較完后，將比較的結果(即溫度計碼206)傳送至第一編碼器24進行編碼。當?shù)诙?細比較器23對第二電壓值進行比較完后會將比較的結果(即溫度計碼207)傳送至第二編碼器26進行編碼。數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元27則將第一編碼器24與第二編碼器26分別產(chǎn)生的數(shù)字碼209、208循序輸出(即第2、3圖輸出數(shù)據(jù)部分)。
圖4為圖2中第一編碼器24的一實施例的方塊示意圖。第一編碼器24包括一第一粗編碼器41、一第一細編碼器43、一第一數(shù)據(jù)鎖存電路42以及一加法器44。當?shù)谝淮?細比較器21根據(jù)參考電壓產(chǎn)生電路22產(chǎn)生的多個粗參考電壓VCOARSE對輸入電壓Vin進行粗比較完后，產(chǎn)生一第一粗溫度計碼206a并傳送至第一粗編碼器41，用以產(chǎn)生第一高位數(shù)據(jù)403。當?shù)谝淮?細比較器21根據(jù)參考電壓產(chǎn)生電路22產(chǎn)生的多個細參考電壓VFINE對輸入電壓Vin進行細比較完后，產(chǎn)生一第一細溫度計碼206b并傳送至第一細編碼器43，用以產(chǎn)生第一低位數(shù)據(jù)404。由圖3中可以發(fā)現(xiàn)到，當?shù)谝淮?細比較器21進行完粗比較程序后，需再等待一個時鐘周期才能得到細比較程序后的結果，因此第一高位數(shù)據(jù)403被傳送到第一數(shù)據(jù)鎖存電路42中，用以延遲一個時鐘周期后再傳送到加法器44中，與第一低位數(shù)據(jù)404相加后產(chǎn)生輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換后的數(shù)字碼209。
圖5為圖2中第二編碼器26的一實施例的方塊示意圖。第二編碼器26包括一第二粗編碼器52、一第二細編碼器51、一第二數(shù)據(jù)鎖存電路53以及一加法器54。當?shù)诙?細比較器23根據(jù)參考電壓產(chǎn)生電路22產(chǎn)生的多個粗參考電壓VCOARSE對輸入電壓Vin進行粗比較完后，產(chǎn)生一第二粗溫度計碼207a并傳送至第二粗編碼器52，用以產(chǎn)生第二高位數(shù)據(jù)503。當?shù)诙?細比較器23根據(jù)參考電壓產(chǎn)生電路22產(chǎn)生的多個細參考電壓VFINE對輸入電壓Vin進行細比較完后，產(chǎn)生一第二細溫度計碼207b并傳送至第二細編碼器51，用以產(chǎn)生第二低位數(shù)據(jù)504。由圖3中可以發(fā)現(xiàn)到，當?shù)诙?細比較器23進行完粗比較程序后，需再等待一個時鐘周期才能得到細比較程序后的結果，因此第二高位數(shù)據(jù)503被傳送到第二數(shù)據(jù)鎖存電路53中，用以延遲一個時鐘周期后再傳送到加法器54中，與第二低位數(shù)據(jù)504相加后產(chǎn)生輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換后的數(shù)字碼208。
圖6為圖2中參考電壓產(chǎn)生電路中的一參考電壓產(chǎn)生單元的電路圖。第一開關SW1，受控于該第一控制信號，具有一第一端與一第二端，當該第一開關SW1導通時，該第一開關SW1的第二端輸出一該細參考電壓Vfine_A。第二開關SW2，受控于該第二控制信號，具有一第一端與一第二端，當該第二開關SW2導通時，該第二開關SW2的第二端輸出一該細參考電壓Vfine_B。第一電阻R1，具有一第一端與一第二端，其中該第一電阻R1的第一端耦接該第一開關SW1的第一端與該第二開關SW2的第一端。第二電阻R2，具有一第一端與一第二端，其中該第二電阻R2的第一端耦接該第一電阻R1的第二端與一該粗參考電壓VR，該第二電阻R2的第二端耦接該第一電阻R1的第一端。在本發(fā)明的一較佳實施例中，圖2中的參考電壓產(chǎn)生電路22具有多個電壓產(chǎn)生單元，以數(shù)組方式排列而成。
圖7為圖2中第一粗/細比較器22或第二粗/細比較器23中的一比較器單元的一實施例的電路圖。
第一開關SW1，由第一導通信號S1控制，耦接輸入電壓Vin以及第一電容71的第一端。第二開關SW2，由第三導通信號S3控制，耦接細參考電壓Vfine_x以及第一電容71的第一端。第三開關SW3，由第二導通信號S2控制，耦接參考電壓Vref以及第一電容71的第一端。第四開關SW4，由第二導通信號S2控制，耦接參考電壓Vref以及第二電容72的第一端。第五開關SW5，由該第三導通信號S3控制，耦接一粗參考電壓Vcoarse_x以及第二電容72的第一端。第六開關SW6，由第一導通信號S1控制，耦接粗參考電壓Vcoarse_x以及第二電容72的第一端。第七開關SW7，由該第一導通信號S1控制，其中一端耦接第一電容71的該第二端以及前置放大器73的正輸入端，另一端耦接前置放大器73的負輸出端。第八開關SW8，由該第一導通信號S1控制，其中一端耦接該第二電容72的該第二端以及該前置放大器73的負輸入端，另一端耦接前置放大器73的正輸出端。動態(tài)比較器74的正輸入端耦接前置放大器73的負輸出端，動態(tài)比較器74的負輸入端耦接前置放大器73的正輸出端、一正輸出端以及一負輸出端。而動態(tài)比較器的正輸入端則耦接第七開關SW7一端以及前置放大器73負輸出端于節(jié)點N1，動態(tài)比較器的負輸入端則耦接第八開關SW8一端以及前置放大器73正輸出端于節(jié)點N2。
當節(jié)點N1的電壓大于節(jié)點N2的電壓時，該動態(tài)比較器73的輸出信號Out_P為一邏輯高電平的信號，輸出信號Out_N為一邏輯低電平的信號。當節(jié)點N1的電壓小于節(jié)點N2的電壓時，該動態(tài)比較器73的輸出信號Out_P為一邏輯低電平的信號，輸出信號Out_N為一邏輯高電平的信號。
為更清楚說明，請參考圖8。圖8為圖7中的比較器單元的時鐘波形圖。在時間T1時，第一導通信號S1為邏輯高電平，此時第一開關SW1、第六開關SW6、第七開關SW7以及第八開關SW8導通。由于第一開關SW1及第六開關SW6的導通，第一電容71的第一端接收輸入電壓Vin，亦即對輸入電壓Vin作信號取樣的動作，而第二電容72的第一端接收粗參考電壓Vcoarse_x，亦即對與輸入電壓Vin作電壓比較的粗參考電壓Vcoarse_x作取樣動作，而第七開關SW7及第八開關SW8的導通，前置放大器73在時間T1內(nèi)作輸入電壓誤差儲存(input offset storage)，在理想狀況下，前置放大器73的正輸入端及負輸入端的輸入電壓誤差為0，因此在時間T1的狀況下，前置放大器73的正輸入端與負輸入端的電壓為相同(假設皆為Vx)，因此在時間T1時，第一電容71的第二端點對第一端所儲存的電壓差為(VX-Vin)，而第二電容72的第二端點對第一端點所儲存的電壓差為(VX-VCOARSE_X)。
在時間T2時，第二導通信號S2為邏輯高電平，此時第三開關SW3與第四開關SW4導通。第一電容71及第二電容的第一端皆接收參考電壓Vref，因此前置放大器73的正輸入端的電壓將由(VX-VIN)改變?yōu)?VX-VIN+VREF)，而負輸入端的電壓將由(VX-VCOARSE_X+VREF)，其中VREF為一共模電壓(commonvoltage)，可以為系統(tǒng)最低電壓至系統(tǒng)最高電壓之間的任一電壓，在本實施例中，設定為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入信號范圍的一半，即為(VRT-VRB)/2+VRB)，而節(jié)點N2及節(jié)點N1的電壓差為(前置放大器正輸入端的電壓-前置放大器負輸入端的電壓)*αPREAMP，其中αPREAMP為前置放大器73的差動增益值(differentialgain)。而動態(tài)比較器74則依節(jié)點N2與節(jié)點N1間的電壓差(節(jié)點N2電壓-節(jié)點N1電壓)變化，改變其輸出OUT_P及OUT_N的狀態(tài)。因此在T2的時間內(nèi)，輸入電壓Vin與粗參考電壓Vcoarse_x的電壓比較即可完成，因此可得知，輸入電壓Vin是介于那二個粗參考電壓Vcoarse_x之間。
在時間T3時，第三導通信號S3為邏輯高電平，此時第二開關SW2與第五開關SW5導通。第一電容71的第一端接收細參考電壓Vfine_x，而第二電容72的第一端接收粗參考電壓Vcoarse_x，因此前置放大器73的正輸入端的電壓由(VX-VIN+VREF)改變?yōu)?VX-VIN+VFINE_X)，而前置放大器73的負輸入端的電壓由(VX-VCOARSE_X+VREF)改變?yōu)?VX-VCOARSE_X+VCOARSE_X)，而節(jié)點N2及節(jié)點N1的電壓差為前置放大器正輸入端的電壓-前置放大器負輸入端的電壓)*αPREAMP，其中αPREAMP為前置放大器73的差動增益值(differential gain)，而動態(tài)比較器74則依節(jié)點N2與節(jié)點N1間的電壓差(節(jié)點N2電壓-節(jié)點N1電壓)變化，改變其輸出OUT_P及OUT_N的狀態(tài)，因此前置放大器73便可比較輸入電壓Vin與細參考電壓Vfine_x的大小，并通過動態(tài)比較器73輸出比較結果。
由上述說明可知，利用如圖7所示的比較器可解決已知技術中，因取樣時間點的誤差造成取樣到的輸入電壓Vin不同，而造成粗參考電壓Vcoarse_x與細參考電壓Vfine_x所比較的輸入電壓Vin不為相同電壓值的問題。
另外，采用圖7所示的比較器時，由于前置放大器73及動態(tài)比較器74皆采用差動方式，因此開關在切換時、所造成通道電荷注入(charge injection)以及時鐘饋入(clock feedthrough)的問題可大幅度降低。另外在傳統(tǒng)的單端放大器中，當所提供的比較參考電壓、電源電壓及系統(tǒng)接地端受到噪聲干擾時，其比較器輸出的結果會發(fā)生錯誤。并且采用圖7所示的比較器時，在前置放大器73及動態(tài)比較器74對輸入信號Vin與參考電壓作比較時，若此時系統(tǒng)的參考電壓、電源電壓及系統(tǒng)接地端受到噪聲干擾時，由于輸入端為一差動信號，而干擾源可視為一共模訊號，因此對一具有差動輸入并且于預設時序下操作的前置放大器73及動態(tài)比較器74來說，其噪聲干擾的影響可大幅度降低。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的一(N+M)位的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一實施例的方塊示意圖。參考電壓產(chǎn)生電路92耦接第一粗/細比較器91與第二粗/細比較器93，提供(2N-1)個粗參考電壓Vcoarse與(2M-1)個細參考電壓Vfine給第一粗/細比較器91與第二粗/細比較器93，用以比較輸入電壓Vin。第一編碼器94耦接第一粗/細比較器91，用以將第一粗/細比較器91產(chǎn)生的第一粗溫度計碼906與第一細溫度計碼907編碼成數(shù)字碼910。第二編碼器96耦接第二粗/細比較器93，用以將第二粗/細比較器93產(chǎn)生的第二粗溫度計碼908與第二細溫度計碼909編碼成數(shù)字碼911。數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元97接收數(shù)字碼910與911，用以循序輸出數(shù)字碼910與911。時鐘產(chǎn)生器95則用以提供一時鐘信號給模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中所有需要時鐘信號的組件。
參考電壓產(chǎn)生電路92根據(jù)兩個參考電壓VRT與VRB產(chǎn)生并傳送(2N-1)個粗參考電壓Vcoarse901至第一粗/細比較器91與第二粗/細比較器93。第一粗/細比較器91與第二粗/細比較器93則根據(jù)比較結果，判斷輸入電壓Vin位于哪兩個粗參考電壓之間，再傳送2N個控制信號904與905至參考電壓產(chǎn)生電路92。參考電壓產(chǎn)生電路92根據(jù)控制信號904或905，將對應的(2M-1)個細參考電壓Vfine902或903傳送到第一粗/細比較器91與第二粗/細比較器93，用以與參考電壓進行一細比較程序。
當?shù)谝淮?細比較器91對輸入電壓Vin進行完粗比較程序后，輸出一第一粗溫度計碼906至第一編碼器94進行編碼以得到一N位的高位數(shù)據(jù)，當?shù)谝淮?細比較器91對輸入電壓Vin進行完細比較程序后，輸出一第一細溫度計碼907至第一編碼器94進行編碼以得到M位的低位數(shù)據(jù)。第一編碼器94會將高位數(shù)據(jù)與低位數(shù)據(jù)處理得到一(N+M)位數(shù)據(jù)，并傳送至數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元97。
當?shù)诙?細比較器93對輸入電壓Vin進行完粗比較程序后，輸出一第二粗溫度計碼908至第二編碼器96進行編碼以得到一N位的高位數(shù)據(jù)，當?shù)诙?細比較器93對輸入電壓Vin進行完細比較程序后，輸出一第二細溫度計碼909至第二編碼器96進行編碼以得到M位的低位數(shù)據(jù)。第二編碼器96會將高位數(shù)據(jù)與低位數(shù)據(jù)處理得到一(N+M)位數(shù)據(jù)，并傳送至數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元97。
在圖9中，第一粗/細比較器91與第二粗/細比較器93具有多個比較器單元，其中一較佳實施例如圖7所示。當N等于M時，第一粗/細比較器91與第二粗/細比較器93至少具有(2N-1)個比較器單元。當N大于M時，第一粗/細比較器91與第二粗/細比較器93至少具有(2N-1)個比較器單元，而在對細參考電壓作比較時，所需的比較器數(shù)目較對粗參考電壓作比較時所需的比較器數(shù)目少，因此多余的比較器便可通過參考電壓產(chǎn)生電路92中的控制裝置，得到更多的細參考電壓與輸入電壓比較，用以增加模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的正確性。
舉例來說，假設N為5，M為4，而輸入電壓Vin在經(jīng)過粗比較后落在Vcoarse_15與Vcoarse_16之間。此時參考電壓產(chǎn)生電路92傳送Vcoarse_15與Vcoarse_16之間的15個細參考電壓(Vfine_1～Vfine_15)。因為比較器內(nèi)有31個比較器單元，因此可以再取得Vcoarse_14與Vcoarse_15之間的8個細參考電壓(Vfine_9～Vfine_15及Vcoarse_15)以及Vcoarse_16與Vcoarse_17之間的8個細參考電壓(Vcoarse_16及Vfine_1～Vfine_7)進行比較。利用這樣的方法，便可大大提升模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的正確性，也可以減少因為位數(shù)增加，細參考電壓之間差距很小，如僅1mV所造成的誤差。
圖10為圖9中第一編碼器的一實施例的方塊示意圖。第一編碼器94包括第一粗編碼器1003、第一細編碼器1001、校正單元1002、第一數(shù)據(jù)鎖存電路1004、數(shù)據(jù)校正單元1005以及加法器1006。第一粗編碼器1003接收該第一粗溫度計碼906并產(chǎn)生具有N位的一高位數(shù)字數(shù)據(jù)1009。
當?shù)谝淮?細比較器91進行完粗比較程序后，需再等待一個時鐘周期才能得到細比較程序后的結果，因此高位數(shù)據(jù)1009被傳送到第一數(shù)據(jù)鎖存電路1004中，用以延遲一個時鐘周期后再傳送到數(shù)據(jù)校正單元1005。第一細編碼器1001接收該第一細溫度計碼907并產(chǎn)生具有M位的一第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)1007。校正單元1002根據(jù)第一細溫度計碼907產(chǎn)生一校正數(shù)據(jù)1008。數(shù)據(jù)校正單元1005，根據(jù)該校正數(shù)據(jù)1008與該高位數(shù)字數(shù)據(jù)1009產(chǎn)生一第一高位數(shù)據(jù)1010。加法器1006耦接該數(shù)據(jù)校正單元1005與該第一細編碼器1001并根據(jù)第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)1010與該第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)1007，以輸出數(shù)字碼910。
圖11為圖9中第二編碼器的一實施例的方塊示意圖。第二編碼器96包括第二粗編碼器113、第二細編碼器111、校正單元112、第二數(shù)據(jù)鎖存電路114、數(shù)據(jù)校正單元115以及加法器116。第二粗編碼器113接收該第二粗溫度計碼908并產(chǎn)生具有N位的一高位數(shù)字數(shù)據(jù)1103。當?shù)诙?細比較器93進行完粗比較程序后，需再等待一個時鐘周期才能得到細比較程序后的結果，因此高位數(shù)據(jù)1103被傳送到第二數(shù)據(jù)鎖存電路114中，用以延遲一個時鐘周期后再傳送到數(shù)據(jù)校正單元115。
第二細編碼器111接收該第二細溫度計碼909并產(chǎn)生具有M位的一第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)1101。校正單元112根據(jù)第二細溫度計碼909產(chǎn)生一校正數(shù)據(jù)1102。數(shù)據(jù)校正單元115，根據(jù)該校正數(shù)據(jù)1102與該高位數(shù)字數(shù)據(jù)1103產(chǎn)生一第二高位數(shù)據(jù)1104。加法器116，耦接該數(shù)據(jù)校正單元115與該第二細編碼器111，根據(jù)該第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)1104與該第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)1101以輸出數(shù)字碼911。
圖12為圖9中參考電壓產(chǎn)生電路的一實施例的電路圖。在本實施例中，參考電壓產(chǎn)生電路92具有2N×2M個參考電壓產(chǎn)生單元，如圖6所示。當?shù)谝淮?細比較器91判斷輸入電壓Vin位于哪兩個粗參考電壓時，便通過控制信號Cx_A控制開關導通，便可得到位于這兩個粗參考電壓區(qū)間內(nèi)的細參考電壓Vfine_1A～Vfine_(2M-1)A。當?shù)诙?細比較器93判斷輸入電壓Vin位于哪兩個粗參考電壓時，便通過控制信號Cx_B控制開關導通，即可得到位于這兩個粗參考電壓區(qū)間內(nèi)的細參考電壓Vfine_1B～Vfine_(2M-1)B。
利用這樣的方式便可使得第一粗/細比較器91與第二粗/細比較器93有共同的參考電壓源。當N大于M時，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器可再進行細比較時要求參考電壓產(chǎn)生電路92輸出更多的細參考電壓以增加模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的正確性。由圖12的參考電壓產(chǎn)生電路92來看，可以根據(jù)所需要的細參考電壓數(shù)目P，在參考電壓產(chǎn)生電路92中增加P個控制開關，將增加的細參考電壓傳送到第一粗/細比較器91或第二粗/細比較器93中進行比較。
由于本發(fā)明的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的兩粗/細比較器為采對稱結構，如圖2、9所示，因此在電路布局時，尚可針對這個結構作最佳的電路布局。圖13為根據(jù)本發(fā)明的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一電路布局的實施例的示意圖。首先先將布局參考電壓產(chǎn)生電路1301，接著可以在區(qū)域1302與1303或是區(qū)域1304與1305布局第一粗/細比較器與第二粗/細比較器。在本實施例中，第一粗/細比較器布局在區(qū)域1302，第二粗/細比較器布局在區(qū)域1303。接著在編碼器上布局上可將第一編碼器與第二編碼器布局在相同的一側，舉例來說將第一編碼器與第二編碼器布局在區(qū)域1308與1309或區(qū)域1306與1307。利用上述的電路布局方法可以使得本發(fā)明的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器占有最小的電路面積。
圖14為根據(jù)本發(fā)明的一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的另一實施例的方塊示意圖。參考電壓產(chǎn)生電路1402耦接第一粗/細比較器1401與第二粗/細比較器1403，用以提供參考電壓給第一粗/細比較器1401與第二粗/細比較器1403，用以比較第輸入電壓Vin1與第二輸入電壓Vin2。第一編碼器1404耦接第一粗/細比較器1401，用以將第一粗/細比較器1401產(chǎn)生的溫度計碼1411編碼成數(shù)字碼1413。第二編碼器1406耦接第二粗/細比較器1403，用以將第二粗/細比較器1403產(chǎn)生的溫度計碼1412編碼成數(shù)字碼1414。數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元1407接收數(shù)字碼1413與1414，用以循序輸出數(shù)字碼1413與1414。
時鐘產(chǎn)生器1405則用以提供一時鐘信號給模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中所有需要時鐘信號的組件。參考電壓產(chǎn)生電路1402根據(jù)兩個參考電壓VRT與VRB產(chǎn)生并傳送多個粗參考電壓VCOARSE1408至第一粗/細比較器1401與第二粗/細比較器1403。第一粗/細比較器1401與第二粗/細比較器1403則根據(jù)比較結果，判斷第一輸入電壓Vin1以及第二輸入電壓Vin2位于哪兩個粗參考電壓的區(qū)間，再傳送控制信號1415與1416至參考電壓產(chǎn)生電路1402。參考電壓產(chǎn)生電路1402則將對應的多個細參考電壓VFINE1409或1410傳送到第一粗/細比較器1401與第二粗/細比較器1403，用以與第一輸入電壓Vin1以及第二輸入電壓Vin2進行一細比較程序。當?shù)谝淮?細比較器1401對第一輸入電壓Vin1比較完后會輸出一第一溫度計碼1411至第一編碼器1404進行編碼，當?shù)诙?細比較器1403對第二輸入電壓Vin2比較完后會輸出一第二溫度計碼1412至第二編碼器1406進行編碼。
為更清楚說明圖14中組件的運作，請同時參考圖15。圖15為圖14中組件運作的時序圖。于時間T1內(nèi)，第一粗/細比較器1401對第一輸入電壓Vin1取樣的第一電壓值。于時間T2內(nèi)，第一粗/細比較器1401對該第一電壓值進行一粗比較。于時間T3內(nèi)，第一粗/細比較器1401對該第一電壓值進行一細比較。
于時間T3內(nèi)且時鐘信號位于邏輯高電平時，第二粗/細比較器1403對第二輸入電壓Vin2進行取樣，以得到一第二電壓值。并且于時間T3內(nèi)且時鐘信號位于邏輯低電平時，第二粗/細比較器1403對該第二電壓值進行一粗比較。而于時間T4以及T5時，第二粗/細比較器1403對第二電壓值進行一細比較。
當?shù)谝淮?細比較器1401對第一電壓值進行比較完后，將比較的結果(即溫度計碼1411)傳送至第一編碼器1404進行編碼。當?shù)诙?細比較器1403對第二電壓值進行比較完后會將比較的結果(即溫度計碼1412)傳送至第二編碼器1406進行編碼。數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元1407則將第一編碼器1404與第二編碼器1406分別產(chǎn)生的數(shù)字碼1413、1414循序輸出。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍以本發(fā)明的權利要求為準。
權利要求
1.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括一參考電壓產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生多個粗參考電壓以及多個細參考電壓；一第一粗/細比較器，接收并比較一輸入電壓與所述粗參考電壓，以輸出一第一控制信號與一第一粗溫度計碼，其中該參考電壓產(chǎn)生電路接受該第一控制信號后，輸出多個對應的細參考電壓，該第一粗/細比較器再比較該輸入電壓與所述對應細參考電壓后，輸出一第一細溫度計碼；一第二粗/細比較器，接收并比較該輸入電壓與所述粗參考電壓，以輸出一第二控制信號與一第二粗溫度計碼，其中該參考電壓產(chǎn)生電路接受該第二控制信號后，輸出多個對應的細參考電壓，該第二粗/細比較器再比較該輸入電壓與所述對應細參考電壓后，輸出一第二細溫度計碼；一第一編碼器，接收該第一粗溫度計碼與該第一細溫度計碼并輸出一第一數(shù)字碼；一第二編碼器，接收該第二粗溫度計碼與該第二細溫度計碼并輸出一第二數(shù)字碼；以及一數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元，接收并交替輸出該第一數(shù)字碼與該第二數(shù)字碼。
2.如權利要求1所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中還包括一時鐘產(chǎn)生單元，用以提供一參考時鐘信號。
3.如權利要求1所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第一編碼器包括一第一粗編碼器，接收該第一粗溫度計碼并產(chǎn)生一第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第一細編碼器，接收該第一細溫度計碼并產(chǎn)生一第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第一數(shù)據(jù)鎖存電路，用以暫存該高位數(shù)字數(shù)據(jù)，使得該第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)同步；以及一加法器，耦接該第一數(shù)據(jù)鎖存電路與該第一細編碼器，根據(jù)該第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)以輸出一第一數(shù)字數(shù)據(jù)。
4.如權利要求1所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第二編碼器包括一第二粗編碼器，接收該第二粗溫度計碼并產(chǎn)生一第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第二細編碼器，接收該第二細溫度計碼并產(chǎn)生一第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第二數(shù)據(jù)鎖存電路，用以暫存該第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)，使得該第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)同步；以及一加法器，耦接該第二數(shù)據(jù)鎖存電路與該第二細編碼器，根據(jù)該第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)以輸出一第二數(shù)字數(shù)據(jù)。
5.如權利要求1所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第一粗/細比較器與該第二粗/細比較器皆具有多個比較器單元，包括一第一電容，具有一第一端與一第二端；一第二電容，具有一第一端與一第二端；一前置放大器，具有一正輸入端、一負輸入端、一正輸出端以及一負輸出端；一第一開關，由一第一導通信號控制，耦接該輸入電壓以及一第一電容的該第一端；一第二開關，由一第三導通信號控制，耦接一細參考電壓以及該第一電容的該第一端；一第三開關，由一第二導通信號控制，耦接一參考電壓以及該第一電容的該第一端；一第四開關，由該第二導通信號控制，耦接一參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第五開關，由該第三導通信號控制，耦接一粗參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第六開關，由該第一導通信號控制，耦接該粗參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第七開關，由該第一導通信號控制，其中一端耦接該第一電容的該第二端以及該前置放大器的正輸入端，另一端耦接該前置放大器的負輸出端；一第八開關，由該第一導通信號控制，其中一端耦接該第二電容的該第二端以及該前置放大器的負輸入端，另一端耦接該前置放大器的正輸出端；以及一動態(tài)比較器，具有一正輸入端耦接該前置放大器的負輸出端、一負輸入端耦接該前置放大器的正輸出端、一正輸出端以及一負輸出端，其中，當該前置放大器的正輸出端的電壓大于前置放大器的負輸出端的電壓時，該動態(tài)比較器的正輸出端輸出一邏輯高電平的信號，該動態(tài)比較器的負輸出端輸出一邏輯低電平的信號，并且當該前置放大器的正輸出端的電壓小于前置放大器的負輸出端的電壓時，該動態(tài)比較器的正輸出端輸出一邏輯低電平的信號，該動態(tài)比較器的負輸出端輸出一邏輯高電平的信號。
6.如權利要求1所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該參考電壓產(chǎn)生電路具有多個參考電壓產(chǎn)生單元，包括一第一開關，受控于該第一控制信號，具有一第一端與一第二端，其中當該第一開關導通時，該第一開關的第二端輸出一該細參考電壓；一第二開關，受控于該第二控制信號，具有一第一端與一第二端，其中當該第二開關導通時，該第二開關的第二端輸出一該細參考電壓；一第一電阻，具有一第一端與一第二端，其中該第一電阻的第一端耦接該第一開關的第一端與該第二開關的第一端；以及一第二電阻，具有一第一端與一第二端，其中該第二電阻的第一端耦接該第一電阻的第二端與一該粗參考電壓，該第二電阻的第二端耦接該第一電阻的第一端。
7.一種(N+M)位的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括一參考電壓產(chǎn)生電路，由多個參考電壓產(chǎn)生單元組成的一(2N×(2M)的矩陣結構，用以產(chǎn)生(2N-1)個粗參考電壓以及(2M-1)個細參考電壓；一第一粗/細比較器，接收并比較一輸入電壓與所述(2N-1)個粗參考電壓，以輸出2N個第一控制信號與一第一粗溫度計碼，其中該參考電壓產(chǎn)生電路接受該(2N個第一控制信號后，輸出對應的(2M-1)個細參考電壓，該第一粗/細比較器再比較該輸入電壓與所述對應的(2M-1)個細參考電壓后，輸出一第一細溫度計碼；一第二粗/細比較器，接收并比較該輸入電壓與所述(2N-1)個粗參考電壓，以輸出2N個第二控制信號與一第二粗溫度計碼，其中該參考電壓產(chǎn)生電路接受該第二控制信號后，輸出對應的(2M-1)個細參考電壓，該第二粗/細比較器再比較該輸入電壓與所述對應的(2M-1)個細參考電壓后，輸出一第二細溫度計碼；一第一編碼器，接收該第一粗溫度計碼與該第一細溫度計碼并輸出具有(N+M)位的一第一數(shù)字碼；一第二編碼器，接收該第二粗溫度計碼與該第二細溫度計碼并輸出具有(N+M)位的一第二數(shù)字碼；以及一數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元，接收并交替輸出該第一數(shù)字碼與該第二數(shù)字碼。
8.如權利要求7所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中還包括一時鐘產(chǎn)生單元，用以提供一參考時鐘信號。
9.如權利要求7所述的(N+M)位的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中N大于M。
10.如權利要求9所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第一編碼器包括一第一粗編碼器，接收該第一粗溫度計碼并產(chǎn)生具有N位的一第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第一細編碼器，接收該第一細溫度計碼并產(chǎn)生具有M位的一第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第一數(shù)據(jù)鎖存電路，用以暫存該高位數(shù)字數(shù)據(jù)，使得該第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)同步；以及一加法器，耦接該第一數(shù)據(jù)鎖存電路與該第一細編碼器，根據(jù)該第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)以輸出一第一數(shù)字數(shù)據(jù)。
11.如權利要求9所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第一編碼器包括一第一粗編碼器，接收該第一粗溫度計碼并產(chǎn)生具有N位的一高位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第一細編碼器，接收該第一細溫度計碼并產(chǎn)生具有M位的一第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)；一校正單元，產(chǎn)生一校正數(shù)據(jù)；一數(shù)據(jù)校正單元，根據(jù)該校正數(shù)據(jù)與該高位數(shù)字數(shù)據(jù)產(chǎn)生一第一高位數(shù)據(jù)；以及一加法器，耦接該數(shù)據(jù)校正單元與該第一細編碼器，根據(jù)該第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)以輸出一第一數(shù)字數(shù)據(jù)。
12.如權利要求11所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中還包括一第一數(shù)據(jù)鎖存電路，耦接該第一粗編碼器，用以暫存該高位數(shù)字數(shù)據(jù)并輸出至該數(shù)據(jù)校正單元。
13.如權利要求9所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第二編碼器包括一第二粗編碼器，接收該第二粗溫度計碼并產(chǎn)生具有N位的一高位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第二細編碼器，接收該第二細溫度計碼并產(chǎn)生具有M位的一第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)；一校正單元，產(chǎn)生一校正數(shù)據(jù)；一數(shù)據(jù)校正單元，根據(jù)該校正數(shù)據(jù)與該高位數(shù)字數(shù)據(jù)產(chǎn)生一第二高位數(shù)據(jù)；以及一加法器，耦接該數(shù)據(jù)校正單元與該第二細編碼器，根據(jù)該第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)以輸出一第二數(shù)字數(shù)據(jù)。
14.如權利要求13所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中還包括一第二數(shù)據(jù)鎖存電路，耦接該第二粗編碼器，用以暫存該高位數(shù)字數(shù)據(jù)并輸出至該數(shù)據(jù)校正單元。
15.如權利要求9所述的(N+M)位的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中還包括一數(shù)據(jù)校正電路，耦接所述參考電壓單元，當該參考電壓產(chǎn)生電路根據(jù)該第一控制信號或第二控制信號輸出對應的細參考電壓時，該數(shù)據(jù)校正電路可增加輸出P個細參考電壓以增加轉(zhuǎn)換的準備度，其中P小于等于(2N-2M)。
16.如權利要求7所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第一粗/細比較器與該第二粗/細比較器皆具有多個比較器單元，包括一第一電容，具有一第一端與一第二端；一第二電容，具有一第一端與一第二端；一前置放大器，具有一正輸入端、一負輸入端、一正輸出端以及一負輸出端；一第一開關，由一第一導通信號控制，耦接該輸入電壓以及一第一電容的該第一端；一第二開關，由一第三導通信號控制，耦接一細參考電壓以及該第一電容的該第一端；一第三開關，由一第二導通信號控制，耦接一參考電壓以及該第一電容的該第一端；一第四開關，由該第二導通信號控制，耦接一參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第五開關，由該第三導通信號控制，耦接一粗參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第六開關，由該第一導通信號控制，耦接該粗參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第七開關，由該第一導通信號控制，其中一端耦接該第一電容的該第二端以及該前置放大器的正輸入端，另一端耦接該前置放大器的負輸出端；一第八開關，由該第一導通信號控制，其中一端耦接該第二電容的該第二端以及該前置放大器的負輸入端，另一端耦接該前置放大器的正輸出端；以及一動態(tài)比較器，具有一正輸入端耦接該前置放大器的負輸出端、一負輸入端耦接該前置放大器的正輸出端、一正輸出端以及一負輸出端，其中，當該前置放大器的正輸出端的電壓大于該前置放大器的負輸出端的電壓時，該動態(tài)比較器的正輸出端輸出一邏輯高電平的信號，該動態(tài)比較器的負輸出端輸出一邏輯低電平的信號，并且當該前置放大器的正輸出端的電壓小于該前置放大器的負輸出端的電壓時，該動態(tài)比較器的正輸出端輸出一邏輯低電平的信號，該動態(tài)比較器的負輸出端輸出一邏輯高電平的信號。
17.如權利要求7所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該參考電壓產(chǎn)生單元，包括一第一開關，受控于該第一控制信號，具有一第一端與一第二端，其中當該第一開關導通時，該第一開關的第二端輸出一該細參考電壓；一第二開關，受控于該第二控制信號，具有一第一端與一第二端，其中當該第二開關導通時，該第二開關的第二端輸出一該細參考電壓；一第一電阻，具有一第一端與一第二端，其中該第一電阻的第一端耦接該第一開關的第一端與該第二開關的第一端；以及一第二電阻，具有一第一端與一第二端，其中該第二電阻的第一端耦接該第一電阻的第二端與一該粗參考電壓，該第二電阻的第二端耦接該第一電阻的第一端。
18.如權利要求7所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中還包括一數(shù)據(jù)校正電路，耦接所述參考電壓單元，當該參考電壓產(chǎn)生電路根據(jù)該第一控制信號或第二控制信號輸出對應的細參考電壓時，該數(shù)據(jù)校正電路可增加輸出P個細參考電壓以增加轉(zhuǎn)換的準備度，其中P小于等于(2N-2M)。
19.一種比較器，包括一第一電容，具有一第一端與一第二端；一第二電容，具有一第一端與一第二端；一前置放大器，具有一正輸入端、一負輸入端、一正輸出端以及一負輸出端；一第一開關，由一第一導通信號控制，耦接該輸入電壓以及一第一電容的該第一端；一第二開關，由一第三導通信號控制，耦接一細參考電壓以及該第一電容的該第一端；一第三開關，由一第二導通信號控制，耦接一參考電壓以及該第一電容的該第一端；一第四開關，由該第二導通信號控制，耦接一參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第五開關，由該第三導通信號控制，耦接一粗參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第六開關，由該第一導通信號控制，耦接該粗參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第七開關，由該第一導通信號控制，其中一端耦接該第一電容的該第二端以及該前置放大器的正輸入端，另一端耦接該前置放大器的負輸出端；一第八開關，由該第一導通信號控制，其中一端耦接該第二電容的該第二端以及該前置放大器的負輸入端，另一端耦接該前置放大器的正輸出端；以及一動態(tài)比較器，具有一正輸入端耦接該前置放大器的負輸出端、一負輸入端耦接該前置放大器的正輸出端、一正輸出端以及一負輸出端，其中，當該前置放大器的正輸出端的電壓大于該前置放大器的負輸出端的電壓時，該動態(tài)比較器的正輸出端輸出一邏輯高電平的信號，該動態(tài)比較器的負輸出端輸出一邏輯低電平的信號，并且當該前置放大器的正輸出端的電壓小于該前置放大器的負輸出端的電壓時，該動態(tài)比較器的正輸出端輸出一邏輯低電平的信號，該動態(tài)比較器的負輸出端輸出一邏輯高電平的信號。
20.如權利要求19所述的比較器單元，其中該比較器單元還耦接一時鐘信號產(chǎn)生器。
21.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電路布局方法，包括提供一電路基板；布局一參考電壓產(chǎn)生電路；在該參考電壓產(chǎn)生電路的對應的兩側分別布局一第一粗/細比較器以及一第二粗/細比較器；以及在該第一粗/細比較器以及該第二粗/細比較器的一側邊分別布局一第一編碼器以及一第二編碼器。
22.一種具有二個輸入信號的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括一參考電壓產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生多個粗參考電壓以及多個細參考電壓；一第一粗/細比較器，接收并比較一第一輸入電壓與所述粗參考電壓，以輸出一第一控制信號與一第一粗溫度計碼，其中該參考電壓產(chǎn)生電路接受該第一控制信號后，輸出多個對應的細參考電壓，該第一粗/細比較器再比較該第一輸入電壓與所述對應細參考電壓后，輸出一第一細溫度計碼；一第二粗/細比較器，接收并比較一第二輸入電壓與所述粗參考電壓，以輸出一第二控制信號與一第二粗溫度計碼，其中該參考電壓產(chǎn)生電路接受該第二控制信號后，輸出多個對應的細參考電壓，該第二粗/細比較器再比較該第二輸入電壓與所述對應細參考電壓后，輸出一第二細溫度計碼；一第一編碼器，接收該第一粗溫度計碼與該第一細溫度計碼并輸出一第一數(shù)字碼；一第二編碼器，接收該第二粗溫度計碼與該第二細溫度計碼并輸出一第二數(shù)字碼；以及一數(shù)據(jù)選擇及鎖存單元，接收并交替輸出該第一數(shù)字碼與該第二數(shù)字碼。
23.如權利要求22所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中還包括一時鐘產(chǎn)生單元，用以提供一參考時鐘信號。
24.如權利要求22所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第一編碼器包括一第一粗編碼器，接收該第一粗溫度計碼并產(chǎn)生一第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第一細編碼器，接收該第一細溫度計碼并產(chǎn)生一第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第一數(shù)據(jù)鎖存電路，用以暫存該高位數(shù)字數(shù)據(jù)，使得該第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)同步；以及一加法器，耦接該第一數(shù)據(jù)鎖存電路與該第一細編碼器，根據(jù)該第一高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第一低位數(shù)字數(shù)據(jù)以輸出一第一數(shù)字數(shù)據(jù)。
25.如權利要求22所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第二編碼器包括一第二粗編碼器，接收該第二粗溫度計碼并產(chǎn)生一第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第二細編碼器，接收該第二細溫度計碼并產(chǎn)生一第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)；一第二數(shù)據(jù)鎖存電路，用以暫存該第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)，使得該第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)同步；以及一加法器，耦接該第二數(shù)據(jù)鎖存電路與該第二細編碼器，根據(jù)該第二高位數(shù)字數(shù)據(jù)與該第二低位數(shù)字數(shù)據(jù)以輸出一第二數(shù)字數(shù)據(jù)。
26.如權利要求22所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第一粗/細比較器與該第二粗/細比較器皆具有多個比較器單元，包括一第一電容，具有一第一端與一第二端；一第二電容，具有一第一端與一第二端；一前置放大器，具有一正輸入端、一負輸入端、一正輸出端以及一負輸出端；一第一開關，由一第一導通信號控制，耦接該輸入電壓以及一第一電容的該第一端；一第二開關，由一第三導通信號控制，耦接一細參考電壓以及該第一電容的該第一端；一第三開關，由一第二導通信號控制，耦接一參考電壓以及該第一電容的該第一端；一第四開關，由該第二導通信號控制，耦接一參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第五開關，由該第三導通信號控制，耦接一粗參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第六開關，由該第一導通信號控制，耦接該粗參考電壓以及該第二電容的該第一端；一第七開關，由該第一導通信號控制，其中一端耦接該第一電容的該第二端以及該前置放大器的正輸入端，另一端耦接該前置放大器的負輸出端；一第八開關，由該第一導通信號控制，其中一端耦接該第二電容的該第二端以及該前置放大器的負輸入端，另一端耦接該前置放大器的正輸出端；以及一動態(tài)比較器，具有一正輸入端耦接該前置放大器的負輸出端、一負輸入端耦接該前置放大器的正輸出端、一正輸出端以及一負輸出端，其中，當該前置放大器的正輸出端的電壓大于前置放大器的負輸出端的電壓時，該動態(tài)比較器的正輸出端輸出一邏輯高電平的信號，該動態(tài)比較器的負輸出端輸出一邏輯低電平的信號，并且當該前置放大器的正輸出端的電壓小于前置放大器的負輸出端的電壓時，該動態(tài)比較器的正輸出端輸出一邏輯低電平的信號，該動態(tài)比較器的負輸出端輸出一邏輯高電平的信號。
27.如權利要求22所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該參考電壓產(chǎn)生電路具有多個參考電壓產(chǎn)生單元，包括一第一開關，受控于該第一控制信號，具有一第一端與一第二端，其中當該第一開關導通時，該第一開關的第二端輸出一該細參考電壓；一第二開關，受控于該第二控制信號，具有一第一端與一第二端，其中當該第二開關導通時，該第二開關的第二端輸出一該細參考電壓；一第一電阻，具有一第一端與一第二端，其中該第一電阻的第一端耦接該第一開關的第一端與該第二開關的第一端；以及一第二電阻，具有一第一端與一第二端，其中該第二電阻的第一端耦接該第一電阻的第二端與一該粗參考電壓，該第二電阻的第二端耦接該第一電阻的第一端。
全文摘要
披露了一種二階段模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其包含一參考電壓產(chǎn)生電路、兩個粗/細比較器，以及用以對粗/細比較器的比較結果編碼的編碼器。在本發(fā)明中，兩個粗/細比較器在不同的時鐘周期對輸入電壓進行粗比較和細比較，可有效減少因取樣時間的誤差所造成的取樣電壓的誤差。另一方面，因為進行粗比較與細比較的比較器為共享，因此模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入電容的電容值大幅降低，而不需要一個大功率的放大器來推動輸入電容。
文檔編號H03M1/34GK101072031SQ200610081840
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月12日 優(yōu)先權日2006年5月12日
發(fā)明者徐獻松, 彭國偉 申請人:碩頡科技股份有限公司