專利名稱：平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于集成電路設計，特別是關于實現(xiàn)共享電容網(wǎng)絡的平均快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的方法。
背景技術：
模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital converter，ADC)可由許多不同工程解決方案來實現(xiàn)，并且是許多電子系統(tǒng)速度和效能的關鍵。目前為止，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器可使用不同技術來實現(xiàn)，不同ADC種類具有不同復雜度和轉(zhuǎn)換速度，ADC可以是∑-Δ模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(sigma-delta ADC)和管線模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(pipeline ADC)，其中一種最普遍和最快的ADC是快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Flash ADC)，F(xiàn)lash ADC是使用比較器比較輸入電壓和每個可量化的電壓，并可通過加密邏輯區(qū)塊處理比較器的輸出以提供輸出數(shù)字字符的位數(shù)，快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以是平均快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，關于第二級的比較，平均快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器是使用比例式電容網(wǎng)絡去平均比較器輸出，快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有許多優(yōu)點，例如頻寬大、固有延遲少和容易設計等優(yōu)點，并且可以快速地模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以在一頻率周期里完成模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換。
然而，傳統(tǒng)快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器一般需要由許多大型元件組成，例如平均快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，導致平均快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器所需面積過大，例如傳統(tǒng)八位平均快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用2N方法以檢測比例式電容數(shù)量和N位ADC的第二級比較器數(shù)量。以八位ADC為例子，需要256個比例式電容和256個第二級比較器，因此需要相當大的面積，所需電子元件多以及電路所占面積大往往會造成電路消耗較多能量和高成本的問題，較多的比較器也會增加模擬信號的電容負荷，因此也限制輸入信號的頻寬。
因此有通過減少元件數(shù)量和電路所占面積來改善快閃模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供改進平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)的方法和電路，通過將每個比較器組共享比例電容網(wǎng)絡以減少第二級比較器的數(shù)量。
本發(fā)明提供的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一個或多個第一級比較器，根據(jù)比較電壓輸入和一組電壓參考值，產(chǎn)生第一組(2k個)第一級比較器的數(shù)字輸出以及第一組(2k個)第一級比較器模擬輸出；開關網(wǎng)絡，可選擇第一級比較器的模擬輸出作輸出；比例電容網(wǎng)絡，比例電容網(wǎng)絡可被第一級比較器共享，用以接收第一級比較器的模擬輸出并產(chǎn)生第二組(2l個)中間值模擬輸出，判斷電壓輸入預先決定電壓電平，中間值模擬輸出電壓電平在兩個預先決定參考電壓值之間；預先決定數(shù)量(2l個)第二級比較器，輸出預先決定數(shù)量(2l個)第二級比較器的數(shù)字輸出；譯碼器子系統(tǒng)，用以接收第二級比較器的數(shù)字輸出以譯碼出預先決定位(2l個位)的最低有效位(LSB)，其中超過兩個第一級比較器共享比例電容網(wǎng)絡。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中還包括第二譯碼器子系統(tǒng)，所述第二譯碼器子系統(tǒng)由所述2k個第一級比較器的數(shù)字輸出以譯碼出K個位的最高有效位。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述開關網(wǎng)絡還包括一個或多個轉(zhuǎn)換檢測器，每個所述轉(zhuǎn)換檢測器接收至少兩個所述第一級比較器的數(shù)字輸出，并產(chǎn)生控制信號；以及一個或多個開關，所述開關被所述控制信號控制以傳送所述第一級比較器的模擬輸出。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述電容網(wǎng)絡具有第一輸入端和第二輸入端，2L個電容對耦合所述第一輸入端和所述第二輸入端于第一側，并耦合所述中間值模擬輸出于第二側。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中每個所述2L個電容對在電容之間具有預先決定比例，以使所述中間值模擬輸出可判別所述電壓輸入的預先決定電壓電平在所述2L個中間值模擬輸出之間，所述2L個中間值模擬輸出在兩個預先決定參考電壓值之間。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述譯碼器子系統(tǒng)還包括熱譯碼器以產(chǎn)生預先決定溫度計碼以判別最低有效位。
本發(fā)明還提供一種平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其包括一個或多個第一級比較裝置，根據(jù)比較電壓輸入和一組電壓參考值，產(chǎn)生2k個第一級比較裝置的數(shù)字輸出以及2k個第一級比較裝置的模擬輸出；開關控制裝置，以選擇第一級比較器的模擬輸出作輸出；電壓檢測裝置，所述電壓檢測裝置可被多個所述第一級比較裝置共享，用以接收第一級比較裝置的模擬輸出和產(chǎn)生2L個中間值模擬輸出，以判斷輸入電壓的預先決定電壓電平在所述2L個中間值模擬輸出之間，所述2L個中間值模擬輸出在兩個預先決定參考電壓值之間；2L個第二級比較裝置，輸出2L個第二級比較裝置的數(shù)字輸出；譯碼裝置，接收所述第二級比較裝置的數(shù)字輸出以譯碼出L個位的最低有效位；以及第二譯碼裝置，由所述2k個第一級比較裝置數(shù)字輸出以譯碼出K個位的最高有效位，其中所述電壓檢測裝置被超過兩個所述第一級比較裝置共享。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述開關控制裝置還包括一個或多個轉(zhuǎn)換檢測器，每個所述轉(zhuǎn)換檢測器接收至少兩個所述第一級比較裝置的數(shù)字輸出，并產(chǎn)生控制信號；以及一個或多個開關，所述開關被所述控制信號控制以傳送所述第一級比較裝置的模擬輸出。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述轉(zhuǎn)換檢測器為XOR運算子。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中電容網(wǎng)絡具有第一輸入端和一第二輸入端，2L個電容對耦合所述第一輸入端和所述第二輸入端于第一側，并耦合所述中間值模擬輸出于第二側。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中每個所述2L電容對在電容之間具有預先決定比例，以使所述中間值模擬輸出可判別電壓輸入的預先電平在所述2L個中間值模擬輸出之間，所述2L個中間值模擬輸出介于兩預先電壓參考值之間。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述譯碼裝置還包括熱譯碼器以產(chǎn)生預先決定溫度計碼以判別最低有效位。
本發(fā)明還提供一種平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其包括一個或多個第一級比較器，根據(jù)比較電壓輸入和一組電壓參考值，產(chǎn)生第一組的第一級比較器的數(shù)字輸出以及第一組的第一級比較器模擬輸出；開關網(wǎng)絡，可選擇第一級比較器的模擬輸出作輸出，并包括一個或多個轉(zhuǎn)換檢測器，每個所述轉(zhuǎn)換檢測器接收至少兩個所述第一級比較器的數(shù)字輸出，并產(chǎn)生控制信號；一個或多個開關，所述開關被所述控制信號控制以選擇傳送所述第一級比較器的模擬輸出；比例電容網(wǎng)絡，所述比例電容網(wǎng)絡可被所述第一級比較器共享，用以接收所述第一級比較器的模擬輸出并傳送到所述比例電容網(wǎng)絡的兩輸入端，和產(chǎn)生預先決定數(shù)量中間值模擬輸出，根據(jù)一個或多個所述中間值模擬輸出電壓電平，以判斷所述輸入電壓的預先決定電壓電平，所述中間值模擬輸出電壓電平在兩個預先決定參考電壓值之間；一個或多個第二級比較器，每個耦合到中間值模擬輸出，以輸出多個第二級比較器的數(shù)字輸出；譯碼器子系統(tǒng)，用以接收所述第二級比較器的數(shù)字輸出以譯碼出預先決定數(shù)量的最低有效位；以及第二譯碼器子系統(tǒng)，所述第二譯碼器子系統(tǒng)由所述第一級比較器的數(shù)字輸出以譯碼出預先決定數(shù)量的最高有效位，其中超過兩個所述第一級比較器共享所述比例電容網(wǎng)絡。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述電容網(wǎng)絡具有預先決定數(shù)量電容對耦合到所述兩輸出端，所述電容網(wǎng)絡的電容對的兩電容之間具有預先決定比例，以使所述中間值模擬輸出根據(jù)預先決定數(shù)量的中間電壓電平，以判斷所述電壓輸入的預先決定電壓電平，所述中間值模擬輸出電壓電平介于兩預先決定電壓參考值之間。
根據(jù)所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述譯碼器子系統(tǒng)還包括熱譯碼器，用以產(chǎn)生預先決定溫度計碼以判別最低有效位。
與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明可允許更多的比較器共享一個電容網(wǎng)絡，減少了第二級比較器的數(shù)量，因此大幅減少電路所占的面積，也因此減少電流消耗量。
本發(fā)明的概念和方法以及附加元件和優(yōu)點，可通過以下實施例的說明和相關圖示更清楚了解。


通過以下圖示說明將能更了解本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明的范圍
圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例所述的平均快閃ADC；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實施例所述的平均快閃ADC；圖3是顯示平均N位快閃ADC與共享比例式電容網(wǎng)絡。
其中，附圖標記說明如下100、200、300～模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器102、202、302～第一級比較器104、204～電容網(wǎng)絡106、206～輸入線108、208～參考電壓線110、210～轉(zhuǎn)換檢測器112～最高有效位和最低有效位的只讀存儲器譯碼器114、214、312～第二級比較器116～熱譯碼器212～譯碼器子系統(tǒng)304～MSB譯碼器306～N位數(shù)字輸出電路308～開關網(wǎng)絡310～比例式電容網(wǎng)絡314～LSB譯碼器A～模擬輸出端D～數(shù)字輸出D(0)、D(1)、D(2)和D(3)～輸出具體實施方式
本發(fā)明詳細敘述關于具有共享電容網(wǎng)絡的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的多種方法和電路。
圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter，ADC)100，其中圖1只顯示平均八位快閃式ADC的六分之一。64個第一級比較器102，四個為一群共十六群，與比例四的電容網(wǎng)絡104耦接，ADC 100的每個第一級比較器102接收模擬輸入信號Vin和參考電壓Vref，模擬輸入信號Vin經(jīng)由連接所有64個第一級比較器102的輸入線106提供電壓，一個或是多個參考電壓Vref通過參考梯形電阻(圖中未顯示)產(chǎn)生，經(jīng)由參考電壓線108提供給所有64個第一級比較器102，參考電壓線108類似傳統(tǒng)電壓分壓器。每個第一級比較器102比較模擬輸入信號Vin和特定參考電壓Vref，當模擬輸入信號Vin比對應的參考電壓Vref高時，在模擬輸出端A產(chǎn)生高邏輯電平信號。當模擬輸入信號Vin比比較器的參考電壓Vref低時，比較器會產(chǎn)生低邏輯電平模擬信號。多個比較器也具有多個數(shù)字輸出D以傳送至多個轉(zhuǎn)換檢測器110，每個轉(zhuǎn)換檢測器110提供輸出以控制所耦接的開關111，還控制譯碼器子系統(tǒng)，其中譯碼器子系統(tǒng)可包括最高有效位和最低有效位只讀存儲器譯碼器(MSB and LSBROM decorder)112。譯碼器子系統(tǒng)可以設計成不同類型。例如譯碼器子系統(tǒng)可包括熱譯碼器116以與最低有效位只讀存儲器譯碼器(LSB ROMdecorder)操作，最高有效位譯碼器可與最低有效位只讀存儲器譯碼器分離，但有時也可能結合在一起。轉(zhuǎn)換檢測器和耦合開關通過儲存最高和最低輸出可以被視為開關網(wǎng)絡。例如XOR運算子可用作轉(zhuǎn)換檢測器，每個轉(zhuǎn)換檢測器耦合兩個比較器，如圖1所示，一個比較器在轉(zhuǎn)換檢測器上方，另一個比較器在轉(zhuǎn)換檢測器下方，為了說明方便，在轉(zhuǎn)換檢測器上方的比較器稱為上比較器，在轉(zhuǎn)換檢測器下方的比較器稱為下比較器，在實務設計上，比較器和轉(zhuǎn)換檢測器位置是不相關。當轉(zhuǎn)換檢測器在輸出端產(chǎn)生邏輯為“1”的信號時，下比較器的模擬輸出傳送到電容網(wǎng)絡104的Low端，上比較器的模擬輸出傳送到電容網(wǎng)絡104的Top端。
如圖1所示，第一級比較器102的模擬輸出分散耦合到比例四的電容網(wǎng)絡104的電容，在這個實施例中，比例四的電容網(wǎng)絡104包括七個電容，并且輸出到四個第二級比較器114。關于比例四的電容網(wǎng)絡104中的電容，假如圖1中最下方電容的電容值為4C，則其它上方電容對的值的和也都為4C。例如耦合Low線的電容從下到上分別為3C、2C和1C，然而，耦合Top線的電容的次序相反分別為1C、2C和3C。因此可采用目前半導體工藝精確達到電容比例的要求。
經(jīng)由共享比例四電容網(wǎng)絡，每個第二級比較器從Top端至Low端接收電荷，總和由第二級比較器的輸入端計算。例如如圖1所示，在底部的第一對電容提供輸出D(1)，根據(jù)下方和上方的電容比例3∶1，從下端提供3/4的信號，從上端提供1/4的信號。同理，關于第二對電容提供輸出D(2)，根據(jù)下方和上方的電容比例2∶2，從下端提供2/4的信號，從上端提供2/4的信號。同理，關于輸出D(3)，根據(jù)下方和上方的電容比例1∶3，從下端提供1/4的信號，從上端提供3/4的信號。
第二級比較器和共享電容網(wǎng)絡還可將輸入的電壓與參考電壓作比較以產(chǎn)生輸出信號“finer”。為了清楚說明起見，假設輸入信號超過1/4電壓并且介于兩個第一級比較器的兩個參考電壓之間，D(1)具有正電壓傳送到所耦合的第二級比較器以產(chǎn)生邏輯為高(high)或1的輸出信號，同時D(2)和D(3)為負電壓傳送到所耦合的第二級比較器以產(chǎn)生邏輯為低(low)或0的輸出信號。同理，假設輸入信號超過1/2電壓并且介于兩個第一級比較器的兩個參考電壓之間，D(1)和D(2)具有正電壓傳送到所耦合的第二級比較器以產(chǎn)生邏輯為1的輸出信號，同時D(3)為負電壓傳送到所耦合的第二級比較器以產(chǎn)生邏輯為0的輸出信號。當輸入信號超過3/4電壓并且介于兩個第一級比較器的兩個參考電壓之間，D(1)、D(2)和D(3)為正電壓傳送到所耦合的三個第二級比較器以產(chǎn)生邏輯為1的輸出信號。D(0)和D(3)的電壓為輸入電壓的函數(shù)，并且介于多個第一級比較器的兩個參考電壓之間，實質(zhì)上電容網(wǎng)絡和開關網(wǎng)絡可判斷介于任何兩參考電壓之間的Vin電壓，因此從電容網(wǎng)絡的中間輸出可提供最后輸出數(shù)據(jù)的LSB。
傳統(tǒng)實施方式中，每兩個比較器必須共享一電容網(wǎng)絡，本發(fā)明與傳統(tǒng)實施方式不同之處在于可允許更多比較器共享一電容網(wǎng)絡。在本實施例中，四個第一級比較器102共享一比例四的電容網(wǎng)絡104，六十四個第一級比較器102只需要十六個比例四的電容網(wǎng)絡104，另外需要六十四個第二級比較器114。關于每四個第一級比較器，以及相關第二級比較器114和比例四電容網(wǎng)絡104，從其中四個第二級比較器的四個數(shù)字輸出傳送到譯碼器子系統(tǒng)，前述譯碼器子系統(tǒng)包括產(chǎn)生溫度計碼的熱譯碼器116，溫度計碼輸出為一連續(xù)位序列，從LSB至MSB，溫度計碼是由比較器所產(chǎn)生，然后經(jīng)由最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)只讀存儲器譯碼器112轉(zhuǎn)換成二進制位信號，最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)只讀存儲器譯碼器112可選擇輸出順序由LSB至MSB以及輸出二進制數(shù)字信號的八位來代表模擬輸入信號Vin。
不同于傳統(tǒng)八位的平均快閃ADC，本實施例通過四個第一級比較器102為一組共享一比例四電容網(wǎng)絡104的改進設計，就本實施例而論，關于第二級比較器，比較器的數(shù)量從256個減少至64個，因此大幅減少電路所占的面積，也因此減少電流消耗量。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例所述的ADC 200，其中圖2只顯示八位平均快閃ADC的八分之一，32個第一級比較器202，四個為一群，共8組。
每個ADC 200的第一級比較器202接收模擬輸入信號Vin和參考電壓Vref，模擬輸入信號Vin經(jīng)由連接所有32個第一級比較器202的輸入線206提供電壓，參考電壓Vref通過參考梯形電阻所產(chǎn)生，經(jīng)由參考電壓線208提供給所有32個第一級比較器102，參考電壓線208類似傳統(tǒng)電壓分壓器。每個第一級比較器202比較模擬輸入信號Vin和特定參考電壓Vref，當模擬輸入信號Vin比對應的參考電壓Vref高時，在模擬輸出端產(chǎn)生高邏輯電平信號。當模擬輸入信號Vin比比較器的參考電壓Vref低時，比較器會產(chǎn)生低模擬信號。第一級比較器202的數(shù)字輸出從第一級比較器202傳送到轉(zhuǎn)換檢測器210，轉(zhuǎn)換檢測器210以提供輸出給譯碼器子系統(tǒng)(decoder subsystem)212。
同時，第一級比較器202的模擬輸出每個耦合到比例八電容網(wǎng)絡204的電容的Top端和Low端，在輸出信號傳到四個第二級比較器或第二級比較器214之前，每個比例八電容網(wǎng)絡204包括十五個電容，接收一組從其中兩個第一級比較器214的高和低模擬輸出信號，因為四個第一級比較器202共享比例八電容網(wǎng)絡204，所有32個第一級比較器202只需要八個比例八電容網(wǎng)絡204。64個第二級比較器214，也只需要八個比例八電容網(wǎng)絡204和每個比例八電容網(wǎng)絡204的八個輸出。第二級比較器214比較從比例八電容網(wǎng)絡204的多個信號之后，輸出傳送到譯碼器子系統(tǒng)212，譯碼器子系統(tǒng)212還包括熱譯碼器以產(chǎn)生溫度計碼，溫度計碼輸出為一連續(xù)位序列，從LSB至MSB，溫度計碼是通過譯碼器子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成二位數(shù)字信號所產(chǎn)生，譯碼器子系統(tǒng)還包括最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)只讀存儲器譯碼器，譯碼器子系統(tǒng)212可選擇輸出順序由LSB至MSB以及輸出二進制數(shù)字信號的八位來代表模擬輸入信號Vin。
不同于傳統(tǒng)八位的平均快閃ADC，本實施例通過四個第一級比較器202為一組共享一比例八電容網(wǎng)絡204。在本實施例中，第二級比較器214的數(shù)量從256個減少至64個，因此大幅減少電路所占的面積也因此減少電流消耗量。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖3為全部結構的概述。顯示平均N位快閃ADC300與共享比例式電容網(wǎng)絡，K位快閃ADC在N位快閃ADC里，K位快閃ADC模塊產(chǎn)生兩路徑，在第一級比較器302之后，2k數(shù)字輸出傳送到MSB譯碼器304，MSB譯碼器304產(chǎn)生MSB序列的K位，并傳送到N位數(shù)字輸出電路306。另一路徑為插補L位或電平檢測的路徑，其路徑由2k比較器的模擬輸出傳送到開關網(wǎng)絡308，再傳送到共享比例式電容網(wǎng)絡310，其中L＝N-K，因此LSB的L位產(chǎn)生出來，伴隨具有電壓檢測功能的電容網(wǎng)絡，一組第二級比較器312做第二級比較并提供輸出LSB的L位到LSB譯碼器314，并依序提供信號到N位數(shù)字輸出電路306，MSB譯碼器304和LSB譯碼器312可以被視為譯碼器子系統(tǒng)，插入式共享比例式電容網(wǎng)絡310的優(yōu)點為大幅節(jié)省空間，以及其它相關的優(yōu)點。
盡管本領域技術人員了解上述實施例的兩種不同比例式電容網(wǎng)絡，仍然還有其它比例式電容網(wǎng)絡可以被應用在上述實施例中，例如關于二位LSB的轉(zhuǎn)換，比例四電容網(wǎng)絡可以采用4∶0、3∶1、2∶2和1∶3的比例。同理，關于三位LSB的轉(zhuǎn)換，比例八電容網(wǎng)絡可以采用8∶0、7∶1、6∶2、5∶3、4∶4、3∶5、2∶6和1∶7的比例，要使用多少比例電容網(wǎng)絡是依據(jù)在兩參考電壓之間能判定出多少電壓來決定。另外，通過比較Vin和中間值電壓，共享電容網(wǎng)絡可以使ADC辨別Vin的電壓電平在兩參考電壓之間。
本發(fā)明雖以優(yōu)選實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括一個或多個第一級比較器，根據(jù)比較電壓輸入和一組電壓參考值，產(chǎn)生2k個第一級比較器的數(shù)字輸出以及2k個第一級比較器模擬輸出；開關網(wǎng)絡，可選擇第一級比較器的模擬輸出作輸出；比例電容網(wǎng)絡，所述比例電容網(wǎng)絡可被多個第一級比較器共享，用以接收第一級比較器的模擬輸出和產(chǎn)生2L個中間值模擬輸出，以判斷所述電壓輸入預先決定電壓電平在所述2L個中間值模擬輸出之間，所述2L個中間值模擬輸出在兩個預先決定參考電壓值之間；2L個第二級比較器，用以輸出2L個第二級比較器的數(shù)字輸出；以及譯碼器子系統(tǒng)，用以接收第二級比較器的數(shù)字輸出以譯碼出L個位的最低有效位，其中超過兩個所述第一級比較器為一組，共享所述比例電容網(wǎng)絡。
2.如權利要求1所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中還包括第二譯碼器子系統(tǒng)，所述第二譯碼器子系統(tǒng)由所述2k個第一級比較器的數(shù)字輸出以譯碼出K個位的最高有效位。
3.如權利要求1所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述開關網(wǎng)絡還包括一個或多個轉(zhuǎn)換檢測器，每個所述轉(zhuǎn)換檢測器接收至少兩個所述第一級比較器的數(shù)字輸出，并產(chǎn)生控制信號；以及一個或多個開關，所述開關被所述控制信號控制以傳送所述第一級比較器的模擬輸出。
4.如權利要求1所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述電容網(wǎng)絡具有第一輸入端和第二輸入端，2L個電容對耦合所述第一輸入端和所述第二輸入端于第一側，并耦合所述中間值模擬輸出于第二側。
5.如權利要求4所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中每個所述2L個電容對在電容之間具有預先決定比例，以使所述中間值模擬輸出可判別所述電壓輸入預先決定電壓電平在所述2L個中間值模擬輸出之間，所述2L個中間值模擬輸出在兩個預先決定參考電壓值之間。
6.如權利要求1所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述譯碼器子系統(tǒng)還包括熱譯碼器，用以產(chǎn)生預先決定溫度計碼以判別最低有效位。
7.一種平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括一個或多個第一級比較裝置，根據(jù)比較電壓輸入和一組電壓參考值，產(chǎn)生2k個第一級比較裝置的數(shù)字輸出以及2k個第一級比較裝置的模擬輸出；開關控制裝置，用以選擇第一級比較器的模擬輸出作輸出；電壓檢測裝置，所述電壓檢測裝置可被多個所述第一級比較裝置共享，用以接收第一級比較裝置的模擬輸出和產(chǎn)生2L個中間值模擬輸出，以判斷輸入電壓的預先決定電壓電平在所述2L個中間值模擬輸出之間，所述2L個中間值模擬輸出在兩個預先決定參考電壓值之間；2L個第二級比較裝置，輸出2L個第二級比較裝置的數(shù)字輸出；譯碼裝置，接收所述第二級比較裝置的數(shù)字輸出以譯碼出L個位的最低有效位；以及第二譯碼裝置，由所述2k個第一級比較裝置數(shù)字輸出以譯碼出K個位的最高有效位，其中所述電壓檢測裝置被超過兩個所述第一級比較裝置共享。
8.如權利要求7所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述開關控制裝置還包括一個或多個轉(zhuǎn)換檢測器，每個所述轉(zhuǎn)換檢測器接收至少兩個所述第一級比較裝置的數(shù)字輸出，并產(chǎn)生控制信號；以及一個或多個開關，所述開關被所述控制信號控制以傳送所述第一級比較裝置的模擬輸出。
9.如權利要求8所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述轉(zhuǎn)換檢測器為XOR運算子。
10.如權利要求7項所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中電容網(wǎng)絡具有第一輸入端和一第二輸入端，2L個電容對耦合所述第一輸入端和所述第二輸入端于第一側，并耦合所述中間值模擬輸出于第二側。
11.如權利要求10所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中每個所述2L電容對在電容之間具有預先決定比例，以使所述中間值模擬輸出可判別電壓輸入預先電壓在所述2L個中間值模擬輸出之間，所述2L個中間值模擬輸出介于兩預先電壓參考值之間。
12.如權利要求7所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述譯碼裝置還包括熱譯碼器，用以產(chǎn)生預先決定溫度計碼以判別最低有效位。
13.一種平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括一個或多個第一級比較器，根據(jù)比較電壓輸入和一組電壓參考值，產(chǎn)生第一組的第一級比較器的數(shù)字輸出以及第一組的第一級比較器模擬輸出；開關網(wǎng)絡，可選擇第一級比較器的模擬輸出作輸出，并包括一個或多個轉(zhuǎn)換檢測器，每個所述轉(zhuǎn)換檢測器接收至少兩個所述第一級比較器的數(shù)字輸出，并產(chǎn)生控制信號；一個或多個開關，所述開關被所述控制信號控制以選擇傳送所述第一級比較器的模擬輸出；比例電容網(wǎng)絡，所述比例電容網(wǎng)絡可被所述第一級比較器共享，用以接收所述第一級比較器的模擬輸出并傳送到所述比例電容網(wǎng)絡的兩輸入端，和產(chǎn)生預先決定數(shù)量中間值模擬輸出，根據(jù)一個或多個所述中間值模擬輸出電壓電平，判斷所述輸入電壓的預先決定電壓電平，所述中間值模擬輸出電壓電平在兩個預先決定參考電壓值之間；一個或多個第二級比較器，每個耦合到中間值模擬輸出，以輸出多個第二級比較器的數(shù)字輸出；譯碼器子系統(tǒng)，用以接收所述第二級比較器的數(shù)字輸出以譯碼出預先決定數(shù)量的最低有效位；以及第二譯碼器子系統(tǒng)，所述第二譯碼器子系統(tǒng)由所述第一級比較器的數(shù)字輸出以譯碼出預先決定數(shù)量的最高有效位，其中超過兩個所述第一級比較器共享所述比例電容網(wǎng)絡。
14.如權利要求13所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述電容網(wǎng)絡具有預先決定數(shù)量電容對耦合到所述兩輸出端，所述電容網(wǎng)絡的電容對的兩電容之間具有預先決定比例，以使所述中間值模擬輸出根據(jù)預先決定數(shù)量的中間電壓電平，判斷所述電壓輸入預先決定電壓電平，所述中間值模擬輸出電壓電平介于兩預先決定電壓參考值之間。
15.如權利要求13所述的平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所述譯碼器子系統(tǒng)還包括熱譯碼器，用以產(chǎn)生預先決定溫度計碼以判別最低有效位。
全文摘要
一種平均模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括一個或多個第一級比較器，根據(jù)比較電壓輸入和一組電壓參考值，以產(chǎn)生第一組第一級比較器的數(shù)字輸出以及第一組的第一級比較器模擬輸出；開關網(wǎng)絡，可選擇第一級比較器的模擬輸出作輸出；比例電容網(wǎng)絡，可被第一級比較器共享，以接收第一級比較器的模擬輸出并產(chǎn)生第二組中間值模擬輸出以判斷輸入電壓的預先決定電壓電平，中間值模擬輸出電壓電平在兩個預先決定參考電壓值之間；一組第二級比較器，輸出多個第二級比較器的數(shù)字輸出；以及譯碼器子系統(tǒng)，以接收第二級比較器的數(shù)字輸出以譯碼出預先決定數(shù)量的最低有效位。比例電容網(wǎng)絡被超過兩個第一級比較器共享，本發(fā)明可大幅減少電路所占的面積，因此減少電流消耗量。
文檔編號H03M1/36GK1897466SQ20061010157
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月12日 優(yōu)先權日2005年7月13日
發(fā)明者薛福隆 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司