專利名稱：用于逐次逼近模/數(shù)轉(zhuǎn)換的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此文獻中所描述的設(shè)備和方法涉及電子電路設(shè)計。更具體來說，所述設(shè)備和方法涉及逐次逼近模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、可用于此類轉(zhuǎn)換器中的比較器、用于操作逐次逼近模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的方法，和用于操作比較器的方法。
背景技術(shù)：
逐次逼近模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)經(jīng)由實質(zhì)上為對可能量化水平的搜索，以便收斂于對應(yīng)于連續(xù)或模擬波形的取樣水平的轉(zhuǎn)換的數(shù)字值的操作而將所述波形的所述取樣水平轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示。逐次逼近ADC常常利用開關(guān)以在電容器之間共享電荷。ADC用于許多電路和系統(tǒng)中，包括(例如)Σ -Δ調(diào)制器，其通常存在于蜂窩式網(wǎng)絡(luò)的無線接入終端中。在許多電子系統(tǒng)(包括無線接入終端)中需要日益增高的系統(tǒng)集成等級，因為集成提供更低的生產(chǎn)成本、允許將更多功能堆疊到更小的占據(jù)面積和體積中，且由于增加的速度和功率消耗的減少而改進性能。當(dāng)前，互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q技術(shù)被廣泛用于制造電子裝置。對高集成等級的需求正推動CMOS技術(shù)更為深入納米級制造領(lǐng)域。當(dāng)前，可使用65nm和甚至更小的特征尺寸裝置來制造CMOS裝置。CMOS裝置的規(guī)模在未來可能不斷減小。遺憾的是，在深度亞微米低電壓制造工藝中并非總是容易獲得良好的CMOS開關(guān)。因此，此項技術(shù)中需要減小電路設(shè)計中的電路層級CMOS開關(guān)的數(shù)目，可能用反相器和邏輯門來代替電路層級開關(guān)。此項技術(shù)中還需要比較器(包括ADC中所使用的比較器)的增加的操作速度。此項技術(shù)中進一步需要利用具有減少數(shù)目的CMOS開關(guān)的ADC，* 利用快速比較器的電子裝置(包括無線接入終端)。

發(fā)明內(nèi)容
本文中所揭示的實施例可通過減少ADC中的開關(guān)數(shù)目并通過經(jīng)由使用控制ADC比較器的異步設(shè)計狀態(tài)機來增加量化器的操作速度而解決上文所陳述的需求中的一者或一者以上。異步狀態(tài)機在移到下一比較器決策之前等待比較器的亞穩(wěn)狀態(tài)得到解決。以此方式，除所需的用于亞穩(wěn)狀態(tài)解決的時間之外，并未浪費時間。在一實施例中，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器包括比較器，其具有比較器輸入和比較器輸出；控制塊，其具有耦合到比較器輸出的控制塊輸入；多對電容器；以及取樣開關(guān)。在所述多對電容器中，所述對電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)(binary progression)，其中每對具有大體上相同的值。所述多對電容器中的每對電容器包括第一電容器和第二電容器。每一電容器的第一端耦合到比較器輸入，而每一電容器的第二端由控制塊控制。取樣開關(guān)具有開關(guān)輸入，其經(jīng)配置以接收輸入電壓；開關(guān)輸出，其耦合到比較器輸入；以及控制開關(guān)輸入。取樣開關(guān)經(jīng)配置以依據(jù)控制開關(guān)輸入的狀態(tài)而閉合并將輸入電壓傳輸?shù)介_關(guān)輸出， 或斷開并將輸入電壓與開關(guān)輸出隔離?？刂茐K經(jīng)配置以將初始偏壓提供到所述多對電容器，使得第一電容器的第二端耦合到第一參考電壓，且第二電容器的第二端耦合到小于第一參考電壓的第二參考電壓?？刂茐K還經(jīng)配置以閉合和斷開取樣開關(guān)而對第一電容器和第二電容器充電，使得比較器輸入處的電壓Vs在取樣開關(guān)斷開時大體上等于輸入電壓?？刂茐K另外經(jīng)配置以致使比較器將電壓Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得對應(yīng)于電壓 Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位?？刂茐K進一步經(jīng)配置以在獲得第一位之后按遞減的電容值的順序針對每對電容器執(zhí)行以下操作(1)如果所述字的上次獲得的位指示電壓Vs大于預(yù)定比較器閾值Vt(Vs > Vt)，則按順序使每對電容器中的第一電容器的第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，或者，如果所述字的上次獲得的位指示Vt > Vs，則按順序使每對電容器中的第二電容器的第二端從第二參考電壓雙態(tài)切換到第一參考電壓；以及(2)在雙態(tài)切換之后，將電壓Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得所述字的后面的位。在一實施例中，一種將電壓轉(zhuǎn)換到數(shù)字值的方法包括若干步驟。所述步驟包括提供具有比較器輸入和比較器輸出的比較器。所述步驟還包括提供多對電容器。所述對電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)。所述多對電容器中的每對電容器具有第一電容器和第二電容器。所述多對電容器中的每一電容器具有耦合到比較器輸入的第一端；以及第二端。所述步驟另外包括將初始偏壓提供到所述多對電容器，使得第一電容器的第二端耦合到第一參考電壓，且第二電容器的第二端耦合到第二參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓。所述步驟進一步包括閉合和斷開取樣開關(guān)以對第一電容器和第二電容器充電，使得比較器輸入處的電壓Vs在取樣開關(guān)斷開時大體上等于取樣開關(guān)的輸入處的輸入電壓。所述步驟進一步包括將電壓Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得對應(yīng)于電壓Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位。所述步驟進一步包括在獲得第一位之后，按遞減的電容值的順序針對每對電容器，(1)如果所述字的上次獲得的位指示電壓Vs大于預(yù)定比較器閾值Vt(Vs > Vt)，則按順序使每對電容器中的第一電容器的第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，或者，如果所述字的上次獲得的位指示Vt >Vs，則按順序使每對電容器中的第二電容器的第二端從第二參考電壓雙態(tài)切換到第一參考電壓；以及( 在雙態(tài)切換之后，將電壓Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得所述字的后面的位。在一實施例中，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)包括用于量化的裝置，其具有輸入和輸出。所述ADC還包括用于控制的裝置，其具有耦合到所述用于量化的裝置的輸出的輸入。ADC另外包括多對電容器。所述對電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)。所述多對電容器中的每對電容器具有第一電容器和第二電容器。所述多對電容器中的每一電容器具有耦合到所述用于量化的裝置的輸入的第一端；以及第二端。ADC進一步包括用于取樣的裝置，其具有經(jīng)配置以接收輸入電壓的輸入、耦合到所述用于量化的裝置的輸入的輸出，和控制輸入。所述用于控制的裝置經(jīng)配置以(a)將初始偏壓提供到所述多對電容器，使得第一電容器的第二端耦合到第一參考電壓，且第二電容器的第二端耦合到第二參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓，(b)操作所述用于取樣的裝置以對第一電容器和第二電容器充電，使得所述用于量化的裝置的輸入處的電壓Vs在所述用于取樣的裝置的輸出進入高阻抗?fàn)顟B(tài)時大體上等于輸入電壓，(c)致使所述用于量化的裝置量化電壓Vs以獲得對應(yīng)于電壓Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位，
(d)在獲得第一位之后，按遞減的電容值的順序針對每對電容器，如果所述字的上次獲得的位指示電壓Vs大于預(yù)定量化器閾值Vt (Vs > Vt)，則按順序使每對電容器中的第一電容器的第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，或者，如果所述字的上次獲得的位指示Vt > Vs，則按順序使每對電容器中的第二電容器的第二端從第二參考電壓雙態(tài)切換到第一參考電壓，和(e)在雙態(tài)切換之后，致使所述用于量化的裝置量化電壓Vs以獲得所述字的后面的位。在一實施例中，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)包括比較器，所述比較器具有第一比較器輸入和第二比較器輸入以及比較器輸出。ADC還包括控制塊，所述控制塊具有耦合到比較器輸出的控制塊輸入。ADC另外包括多組電容器。所述組電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)。 所述多組電容器中的每組電容器具有第一電容器、第二電容器、第三電容器和第四電容器。 所述多組電容器中的每一第一和第二電容器具有耦合到第一比較器輸入的第一端；以及第二端。所述多組電容器中的每一第三和第四電容器具有耦合到第二比較器輸入的第一端；以及第二端。ADC進一步包括取樣開關(guān)，所述取樣開關(guān)具有經(jīng)配置以接收輸入電壓差的開關(guān)輸入、耦合到第一比較器輸入和第二比較器輸入的開關(guān)輸出，和控制開關(guān)輸入。取樣開關(guān)經(jīng)配置以依據(jù)控制開關(guān)輸入的狀態(tài)而閉合并將輸入電壓差傳輸?shù)介_關(guān)輸出，或斷開并在開關(guān)輸出處提供高阻抗?？刂茐K經(jīng)配置以(a)將初始偏壓提供到所述多組電容器，使得第一電容器和第四電容器的第二端耦合到第二參考電壓，且第二電容器和第三電容器的第二端耦合到第一參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓。(b)閉合和斷開取樣開關(guān)以對所述組電容器充電，使得第一比較器輸入與第二比較器輸入之間的電壓差Vs在取樣開關(guān)斷開時大體上等于輸入電壓差；(C)將電壓差Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較以獲得對應(yīng)于電壓差Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位；(d)在獲得第一位之后，按遞減的電容值的順序針對每組電容器，⑴如果所述字的上次獲得的位指示電壓差Vs大于預(yù)定比較器閾值Vt (Vs > Vt)，則按順序使每組電容器中的第二電容器的第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，且按順序使每組電容器中的第四電容器的第二端從第二參考電壓雙態(tài)切換到第一參考電壓；( 如果所述字的上次獲得的位指示Vt > Vs，則按順序使每組電容器中的第一電容器的第二端從第二參考電壓雙態(tài)切換到第一參考電壓，且按順序使每組電容器中的第三電容器的第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，和(e)在雙態(tài)切換之后，將電壓差Vs與預(yù)定比較器閾值進行比較，以獲得所述字的后面的位。在一實施例中，一種將電壓轉(zhuǎn)換到數(shù)字值的方法包括提供比較器，所述比較器具有第一比較器輸入和第二比較器輸入以及比較器輸出。所述方法還包括提供多組電容器。 所述組電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)。所述多組電容器中的每組電容器具有第一電容器、第二電容器、第三電容器和第四電容器。所述多組電容器中的每一第一和第二電容器具有耦合到第一比較器輸入的第一端；以及第二端。所述多組電容器中的每一第三和第四電容器具有耦合到第二比較器輸入的第一端；以及第二端。所述方法另外包括將初始偏壓提供到所述多組電容器，使得第一電容器和第四電容器的第二端耦合到第二參考電壓，且第二電容器和第三電容器的第二端耦合到第一參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓。所述方法進一步包括閉合和斷開取樣開關(guān)以對所述組電容器充電，使得第一比較器輸入與第二比較器輸入之間的電壓差Vs在取樣開關(guān)斷開時大體上等于取樣開關(guān)的輸入處的輸入電壓差。所述方法進一步包括將電壓差Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得對應(yīng)于電壓差Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位。所述方法進一步包括在獲得第一位之后，按遞減的電容值的順序針對每組電容器如果所述字的上次獲得的位指示電壓差Vs大于預(yù)定比較器閾值Vt (Vs > Vt)，則按順序使每組電容器中的第二電容器的第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，且按順序使每組電容器中的第四電容器的第二端從第二參考電壓雙態(tài)切換到第一參考電壓，或者，如果所述字的上次獲得的位指示Vt > Vs，則按順序使每組電容器中的第一電容器的第二端從第二參考電壓雙態(tài)切換到第一參考電壓，且按順序使每組電容器中的第三電容器的第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓。所述方法進一步包括在雙態(tài)切換之后將電壓差Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較， 以獲得所述字的后面的位。在一實施例中，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)包括用于量化電壓的裝置，其具有第一量化器輸入和第二量化器輸入以及量化器輸出。ADC還包括用于控制的裝置，其具有耦合到量化器輸出的輸入。ADC另外包括多組電容器，所述組電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)。所述多組電容器中的每組電容器具有第一電容器、第二電容器、第三電容器和第四電容器。所述多組電容器中的每一第一和第二電容器具有耦合到第一量化器輸入的第一端；以及第二端。所述多組電容器中的每一第三和第四電容器具有耦合到第二量化器輸入的第一端； 以及第二端。ADC進一步包括用于取樣的裝置，其具有經(jīng)配置以接收輸入電壓差的輸入、耦合到第一量化器輸入和第二量化器輸入的輸出，和控制輸入。所述用于取樣的裝置經(jīng)配置以依據(jù)控制輸入的狀態(tài)而閉合并將輸入電壓差傳輸?shù)剿鲇糜谌拥难b置的輸出，或斷開并在所述用于取樣的裝置的輸出處提供高阻抗。所述用于控制的裝置經(jīng)配置以將初始偏壓提供到所述多組電容器，使得第一電容器和第四電容器的第二端耦合到第二參考電壓，且第二電容器和第三電容器的第二端耦合到第一參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓。所述用于控制的裝置還經(jīng)配置以閉合和斷開所述用于取樣的裝置以對所述組電容器充電，使得在所述用于量化的裝置的第一輸入與第二輸入之間的電壓差Vs在所述用于取樣的裝置斷開時大體上等于輸入電壓差。所述用于控制的裝置另外經(jīng)配置以致使所述用于量化的裝置量化電壓差Vs，以獲得對應(yīng)于電壓差Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位。所述用于控制的裝置進一步經(jīng)配置以在獲得第一位之后，按遞減的電容值的順序針對每組電容器如果所述字的上次獲得的位指示電壓差Vs大于預(yù)定量化器閾值Vt (Vs > Vt)，則按順序使每組電容器中的第二電容器和第三電容器的第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，或者，如果所述字的上次獲得的位指示Vt > Vs，則按順序使每組電容器中的第二電容器和第三電容器的第二端從第二參考電壓雙態(tài)切換到第一參考電壓。所述用于控制的裝置進一步經(jīng)配置以在雙態(tài)切換之后致使所述用于量化的裝置量化電壓差Vs以獲得所述字的后面的位。在一實施例中，一種將電壓轉(zhuǎn)換到數(shù)字值的方法包括用于對電壓進行取樣以獲得經(jīng)取樣電壓的步驟，和用于經(jīng)由逐次逼近而將所述經(jīng)取樣電壓轉(zhuǎn)換到數(shù)字值的步驟。
將參考以下描述、圖式和所附權(quán)利要求書來更好地理解本發(fā)明的這些和其它實施例和方面。


圖1說明逐次逼近ADC的所選元件；圖2說明一種逐次逼近數(shù)/模轉(zhuǎn)換方法的所選步驟和決策塊；圖3A說明差動逐次逼近ADC的有限狀態(tài)機的所選元件；圖;3B說明差動逐次逼近ADC的輸出產(chǎn)生器電路的所選元件；圖3C說明差動逐次逼近ADC的量化器電路的所選元件；圖3D說明差動逐次逼近ADC的額外電路的所選元件，其包括電容器陣列和控制所述陣列的驅(qū)動器；圖4說明在取樣和轉(zhuǎn)換階段期間圖3A到圖3D的ADC的波形的所選方面；以及圖5說明另一逐次逼近數(shù)/模轉(zhuǎn)換方法的所選步驟。
具體實施例方式在此文獻中，詞語“實施例”、“變體”和類似表達用以指代特定設(shè)備、過程或制品， 但未必指代相同設(shè)備、過程或制品。因此，在一處或上下文中使用的“一個實施例”(或類似表達)可指代特定設(shè)備、過程或制品；在不同處的相同或類似表達可指代不同設(shè)備、過程或制品。表達“替代性實施例”和類似短語可用以指示許多不同的可能實施例中的一者?？赡軐嵤├臄?shù)目不必限于兩個或任何其它數(shù)量。詞語“示范性”可在本文中用以指“充當(dāng)實例、例子或說明”。本文中描述為“示范性”的任何實施例或變體未必被解釋為比其它實施例或變體優(yōu)選或有利。在此描述中描述的所有實施例和變體為示范性實施例和變體，其經(jīng)提供以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制作并使用本發(fā)明，且未必限制給予本發(fā)明的合法保護范圍。本文中使用“頂部”和“底部”來區(qū)分圖中所出現(xiàn)的類似組件。這些詞語僅為無實質(zhì)重要性的參考名稱。在“二進制”或“二進制加權(quán)”電容器陣列中，一組電容器形成二進制值序列(例如，1、2、4、8等)，且所述電容器以分壓器配置來布置。所述電容器中的每一者的第一端連接到共同節(jié)點或第一共同節(jié)點，其中每一電容器值對應(yīng)于兩個電容器。每一電容器具有第二端，其經(jīng)連接以使得可控制所述第二端處的電壓。在差動實施方案中，另一組此類電容器類似地連接到第二共同節(jié)點。此概念進一步說明于圖2和圖3D中以及與這些圖有關(guān)的論述中。值的“大體上” 二進制級數(shù)指代近似二進制值序列(此序列描述于緊接在前面的段落中)；所述值可為二進制或近似二進制的(例如，在電容器的設(shè)計容限內(nèi)，和/或在嚴格二進制序列所需的值的最接近標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi))。在變體中，大體上二進制序列的值可在理想二進制序列的10%內(nèi)。圖1說明逐次逼近ADC 100的所選元件，所述逐次逼近ADC 100使用由反相器驅(qū)動的二進制加權(quán)電容器陣列102?？蛇x擇到這些反相器的電源電壓V1^PVy使得Vh接近或等于ADC 100的正供應(yīng)電壓VDD，且Vl接近或等于ADC 100的負供應(yīng)電壓Vss。ADC 100在電壓跟隨器120的輸入105處接收輸入電壓Vin，且在異步控制塊135的輸出136處提供輸入電壓Vin的樣本的數(shù)字化4位表示。電壓跟隨器120為任選的，所展示和描述的其它電路元件中的一些電路元件也是任選的。其經(jīng)配置以將輸入電壓與ADC 100的電路的剩余部分隔離。電壓跟隨器120可接收輸入電壓Vin，并在其輸出110處提供輸入電壓Vin的經(jīng)緩沖和可能以其它方式調(diào)節(jié)的版本；舉例來說，電壓跟隨器120可提供緩沖、真實或大體上真實的電壓跟隨、放大、衰減、電壓偏移、其它種類的電壓調(diào)節(jié)，或這些功能的組合。取樣開關(guān)125經(jīng)配置以在電壓跟隨器120的輸出處接收輸入電壓Vin的版本，并周期性地(例如，以取樣頻率rg對其進行取樣。當(dāng)輸入電壓經(jīng)取樣時，電壓的樣本vsαη)出現(xiàn)于共同節(jié)點130上，從而對電容器Clb到C4b和CIt到C4T充電，所述電容器中的每一者均具有耦合到共同節(jié)點130的一個端子。注意，電容器下標(biāo)“T”和“B”分別標(biāo)示頂部電容器中的一者或底部電容器中的一者，如圖1中出現(xiàn)的電容器?？蓪⑷娱_關(guān)125實施(例如)為電壓跟隨器120的一部分，其配置電壓跟隨器 120以采取高阻抗輸出模式，或其關(guān)閉電壓跟隨器120。作為另一實例，可將取樣開關(guān)120 實施為升壓式N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)開關(guān)。 此處，電容器Clb到C4b和CIt到C4T的值構(gòu)成二進制加權(quán)陣列，使得cv^ CIt ‘預(yù)定值)，
^ C2T ‘^ 2C，和
CV^ C4T ‘^ 4C。在其它實施例中，可使用其它級數(shù)，且相應(yīng)底部電容器和頂部電容器的值可變化。頂部電容器C1T_C4T中的每一者的第二端子連接到對應(yīng)驅(qū)動器D1T_D4T的輸出。類似地，底部電容器C1B-C4b中的每一者的第二端子連接到對應(yīng)驅(qū)動器D1B-D4b的輸出。盡管將驅(qū)動器D展示為反相器，但其未必需要反相；舉例來說，驅(qū)動器可為非反相驅(qū)動器。頂部驅(qū)動器D1T_D4T和底部驅(qū)動器D1b_D4b中的每一者的輸入由控制塊135來控制，所述控制塊135可為全數(shù)字控制塊?？刂茐K135經(jīng)配置以將驅(qū)動器D1T-D4T和D1B_D4B 中的每一者的輸出個別地設(shè)定到相對高電壓Vh或相對低電壓V”注意，在緊接在前面的句子中的“相對”是指Vh >\。對于單端(非差動)操作來說，\可為接地參考，且Vh可為供應(yīng)電壓Vdd的經(jīng)調(diào)節(jié)版本。電壓八還可等于(_VH)，使得Vh*八之間的電壓范圍的中心將近似為零。在變體中，電壓\和Vh為受嚴格控制的參考電壓(例如，經(jīng)調(diào)節(jié)或以其它方式穩(wěn)定的參考電壓)。如上文所提到，Vh可接近或等于ADC 100的正供應(yīng)電壓VDD，且八可接近或等于ADC 100的負供應(yīng)電壓Vss。共同節(jié)點130耦合到1位量化器150的輸入，所述1位量化器150可僅為經(jīng)配置以依據(jù)其輸入而產(chǎn)生一個位輸出的比較器?？稍O(shè)定量化器150的所述一個位輸出以在輸入信號的DC偏置電壓下觸發(fā)。因此，如果到量化器150的輸入超過輸入信號的DC偏壓，則量化器150的輸出可為邏輯高；且如果到量化器150的輸入小于輸入信號的DC偏壓，則量化器150的輸出可為邏輯低。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在細讀此文獻后應(yīng)明白的，可依據(jù)任何額外處理和針對ADC 100的輸出所選的特定數(shù)字表示而顛倒由量化器150產(chǎn)生的邏輯值。量化器150的輸出耦合到控制塊135，所述輸出可在控制塊135內(nèi)部被鎖存(存儲)。
最初(S卩，在轉(zhuǎn)換開始時)，控制塊135設(shè)定所有頂部驅(qū)動器(D1T_D4T)以輸出參考電壓Vh或\中的一者，且設(shè)定所有底部驅(qū)動器(D1b-D4b)以輸出第二參考電壓\或Vh。當(dāng)取樣開關(guān)125閉合時，電容器C1T-C4T和C1b-C4b被充電，使得Veap (共同節(jié)點130上相對于接地的實際電壓)等于電壓跟隨器120的輸出處的電壓Vs，所述電壓Vs可與輸入電壓Vin相同或大體上相同。當(dāng)取樣開關(guān)125其后在特定取樣時間tn處斷開時，電壓V。ap保持與Vs (tn) (在時間tn處被取樣的電壓Vs)大體上相同，因為當(dāng)取樣開關(guān)120斷開時，共同節(jié)點130處的阻抗為高。量化器(1位比較器)150經(jīng)配置以在Veap大體上與Vs(tn)相同時量化Veap電壓。 量化器150的所得輸出對應(yīng)于電壓Vs(tn)的數(shù)字表示(其將被稱作V[n])的最高有效位 (MSB)。控制塊135在內(nèi)部鎖存(存儲)V[n]的MSB。通過選擇性地雙態(tài)切換控制電容器陣列(C1b_C4b和C1T_C4T)的驅(qū)動器D (D1T_D4T 和D1b-D4b)，可使電壓Veap改變預(yù)定量；量化器150可接著逐次量化Veap并鎖存結(jié)果以獲得電壓Vs(tn)的數(shù)字表示的額外位?？刂茐K135經(jīng)配置以雙態(tài)切換驅(qū)動器D并鎖存量化器 150輸出以便獲得V[n]的剩余位。在以下段落中，我們分析在取樣開關(guān)125斷開之后歸因于驅(qū)動器的雙態(tài)切換的 V-的變化。所述分析是基于保留共同節(jié)點130上的電荷。在電壓Vs被取樣且取樣開關(guān)125斷開之后，控制塊135可繼續(xù)致使頂部驅(qū)動器 D1T-D4T輸出VH，且致使底部驅(qū)動器D1b-D4b輸出VJ其極性可顛倒)?；叵氲酱鎯τ陔娙萜髦械碾姾蔀榭缭诫娙萜鞯碾娢徊钆c電容的乘積Q = VC0可因此從以下方程確定存儲于底部電容器中的電荷(分別對應(yīng)于CIb到C4b的QIb到Q4b)QIb = (Vs (tn)-Vl) χ CIb ；Q2b = (Vs (tn) -Vl) χ C2b ；以及Q4b = (Vs(tn)_VL)x C4b。類似地，可如下確定存儲于頂部電容器中的電荷(分別對應(yīng)于CIt到C4T的QIt到 Q4T)QIt = (Vh-Vs (tn)) χ CIt ；Q2T = (Vh-Vs(tn))x C2T ；以及Q4T = (Vh-Vs (tn)) χ C4TO共同節(jié)點130上的電荷Qqi為底部電容器的電荷總和減去頂部電容器的電荷總和Qcm = Q1B+Q2B+Q4B- (Q1T+Q2T+Q4T)，或Qcm = (Vs (tn) -Vl) χ (C1b+C2b+C4b) - (Vh-Vs (tn)) χ (C1T+C2T+C4T)。如果陣列為二進制且CIb = CIt = C、C2B = C2T = 2C和C4B = C4T = 4C，則以上方程呈現(xiàn)以下形式Qcm = ((Vs(tn)-VL)-(Vh-Vs(tn)))x 7C = (2Vs(tn)-Vl-Vh)χ 7C。接下來考慮雙態(tài)切換驅(qū)動器中的一者的輸出對電壓Vfflp的影響。對應(yīng)電容器(比如CIb)將接著實際上從為“底部”電容器切換到為“頂部”電容器?？傢敳侩娙?共同節(jié)點 130與Vh之間的總電容)現(xiàn)將為8CGC+2C+C+C)，而總底部電容(共同節(jié)點130與八之間) 將為6W4C+2C)。由于共同節(jié)點130處的阻抗為高，所以共同節(jié)點上的電荷將保持與在雙態(tài)
14切換前一樣。新V。ap(稱其為V'。ap)現(xiàn)可由使此電壓與雙態(tài)切換后電容器電荷(用撇號標(biāo)示以將其與相同電容器的雙態(tài)切換前電荷區(qū)分開)相關(guān)的方程導(dǎo)出。前兩個方程展示存儲于剩余底部電容器中的新電荷和頂部電容器(其現(xiàn)包括額外電容器CIb)中的新電荷Q2' b+Q4' b = (V' cap-VL)χ(C2B+C4B) = (V' cap)x 6C_(VL)x 6C，和Ql' T+Q2' T+Q4' T+Q1' B = (Vh-V' cap)x(ClT+C\+C4T+ClB) = (Vh_V' cap)x8C。由于Qqi保持未改變且為底部電容器的電荷總和減去頂部電容器的總和，所以我們得到以下方程(V' cap)x 6C-(Vl)x 6C-(Vh-V' cap)x 8C = (2VS(tn)-Vl-Vh)χ 7C0重新布置所述項，我們現(xiàn)可獲得r capV' cap = Vs (tn) +(Vh-Vl)/14。由于Vs(tn)為V。ap (雙態(tài)切換前)，所以電壓的增加僅為Vh與八之間的差的十四分之一。上述方程全為線性的，因此使CIt的第二端從Vh雙態(tài)切換到VJ而非使CIb的第二端從\雙態(tài)切換到Vh)將導(dǎo)致電壓的相同量值的減小。通過相同推理，雙態(tài)切換( 或〇\ 將導(dǎo)致上文針對CIb或CIt所確定的量的兩倍的增加或減小，且雙態(tài)切換C4B或C4T將導(dǎo)致上文針對CIb或CIt所確定的量的四倍的增加或減小?？墒褂迷诹炕?50的輸入處的電容器Cextra來界定和/或微調(diào)在其內(nèi)實施比較的特定電壓值范圍；實際上，可使用此電容器來改變ADC 100的最低有效位的值。圖2說明由ADC 100執(zhí)行的逐次逼近數(shù)/模轉(zhuǎn)換方法200的所選步驟和決策塊。 在流程點201處，ADC 100準(zhǔn)備好進行轉(zhuǎn)換。所述轉(zhuǎn)換包括兩個主要階段(1)取樣階段， 和( 轉(zhuǎn)換階段。首先轉(zhuǎn)到取樣階段，在步驟206中，控制塊135設(shè)定其控制信號，使得連接到陣列的一組電容器的反相器(我們將繼續(xù)假定這些為連接到頂部組的反相器，但操作是對稱的)輸出高參考電壓(Vh)，且連接到所述陣列的第二組電容器的另一組(底部)反相器輸出低參考電壓(V。取樣開關(guān)125在步驟208中閉合，且電壓跟隨器120對電容器陣列102的電容器充電，使得Vs (tn) = Vcapo在步驟210中，取樣開關(guān)125斷開，從而完成取樣階段。在轉(zhuǎn)換階段中發(fā)生以下事件。在步驟212中，量化器150確定Vap是大于還是小于閾值(例如，輸入信號的DC偏壓)；在此實例中，我們將假定Vh =使得所述區(qū)間以零為中心。如先前所提到，此時量化器150的輸出為輸出字V[n]的MSB(位3)。在步驟214 中，控制塊135鎖存(存儲)所述MSB。在決策塊216中，如果VeAP大于閾值，則ADC 100分支到步驟218，且控制塊135使頂部反相器D4T輸出從高雙態(tài)切換到低。相反，如果V。AP小于閾值，則ADC 100分支到步驟 220，且控制塊135使底部反相器D4b輸出從低雙態(tài)切換到高。如上文所論證，此應(yīng)使VeAP電壓減小或增加Vh與\之間的差(Vh-VJ的2/7。D4T*D4B反相器在轉(zhuǎn)換階段的剩余部分期間保持未改變。接下來，針對C2電容器和D2反相器而重復(fù)所述操作。S卩，在步驟222中，量化器 150再次確定其輸入處的電壓(Vcap)是大于還是小于閾值。此時量化器150的輸出為輸出字V[n]的下一位(位2)。在步驟223中，控制塊135存儲此位。如果Vfflp大于閾值(如在決策塊224中所確定)，則控制塊135在步驟226中使頂部反相器輸出從高雙態(tài)切換到低。相反，如果V。AP小于閾值，則控制塊135在步驟228中使底部反相器輸出從低雙態(tài)切換到高。此應(yīng)使^⑽電壓減小或增加(Vh-VJ的1/7。0\和0 反相器在轉(zhuǎn)換階段的剩余部分期間保持未改變。針對Cl電容器和Dl反相器而再次重復(fù)所述操作。在步驟230中，量化器150確定 Vcap是大于還是小于零。此時量化器150的輸出為輸出字的下一位(位1)。在步驟231中， 控制塊135存儲此位。如果Vap大于零(如在決策塊232中所確定)，則控制塊135在步驟 234中使頂部反相器DIt輸出從高雙態(tài)切換到低。相反，如果Vfflp小于零，則控制塊135在步驟236中使底部反相器DIb輸出從低雙態(tài)切換到高。此應(yīng)使Vfflp電壓減小或增加(VH-\) 的1/14。和D 反相器在轉(zhuǎn)換階段的剩余部分期間保持未改變。在步驟238中，量化器150再次確定Nckp是大于還是小于零。此時量化器150的輸出為輸出字V[n]的最低有效位(位0，LSB)。在步驟240中，控制塊135存儲LSB。轉(zhuǎn)換階段現(xiàn)完成，其中經(jīng)取樣電壓的數(shù)字表示的四個位<3_0>被鎖存于控制塊135中，且所述過程終止于流程點299處。請注意，在典型操作中，當(dāng)出現(xiàn)將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的需要時， 將重復(fù)方法200。圖1中所示的簡化設(shè)計可為4位ADC的單端版本。出于簡單性起見，其被展示為單端裝置，但其通常將被實施為具有兩個電容器陣列的差動電路。通過向電容器陣列添加另一 (“8”)組電容器和對應(yīng)的反相器/驅(qū)動器，所述設(shè)計可自然地擴展到5位設(shè)計；且以類似的方式，所述設(shè)計可進一步擴展以獲得ADC的再更高的分辨率。當(dāng)然，還可通過移除“4” 或/和“2”組電容器和其對應(yīng)的反相器/驅(qū)動器而將所述設(shè)計截斷到3或2位。圖3A、圖;3B、圖3C和圖3D說明ADC的所選元件，所述ADC類似于ADC 100，但其經(jīng)配置以用于差動操作。圖3A展示有限狀態(tài)機(FSM) 301的所選元件；圖:3B說明輸出產(chǎn)生器電路302的所選元件；圖3C說明1位差動量化器電路303的所選元件；以及圖3D說明電路304的所選元件，所述電路304包括差動取樣開關(guān)、差動電容器陣列，和用于差動電容器陣列的具有相關(guān)聯(lián)控制元件的驅(qū)動器/反相器。此實施例的有限狀態(tài)機301包括如圖所示而布置的四個D觸發(fā)器。如果R(復(fù)位) 輸入為高，則每一 D觸發(fā)器的輸出Q被設(shè)定為低而與時鐘和D輸入無關(guān)。如果R輸入為低且時鐘輸入進行從低到高的轉(zhuǎn)變，則輸出Q取時鐘轉(zhuǎn)變時輸入D的值。輸出Q接著保持此值直到從低到高的下一時鐘轉(zhuǎn)變。在START_C0NVERSI0N輸入上的脈沖之后，狀態(tài)機輸出位 S<0> 到 S<3>。此處 S<3:0> 的狀態(tài)級數(shù)為 1000- > 0100- > 0010- > 0001- > 0000。輸入CMP_D0NE處的信號(指示比較器已產(chǎn)生有效比較結(jié)果)觸發(fā)FSM 301的每一轉(zhuǎn)變。請注意，所述特定狀態(tài)級數(shù)不必為每個實施例的要求。輸出產(chǎn)生器電路302經(jīng)配置以接收H(高)和L (低)比較器輸出(如將在下文所論述)，且將其鎖存于適當(dāng)位置中以用于輸出模/數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字結(jié)果。鎖存受到由FSM 301 產(chǎn)生的S<3:0>狀態(tài)控制。此處，輸出產(chǎn)生器電路302包括如圖所示而布置的“與”門和SR 鎖存器。量化器電路303包括比較器310、SR鎖存器316、“或”門314，和在比較器310的
輸入311和312處的電容器Cexteal和Cextra2。差動電壓VCAPd(ADC 100的VcapW差動類似物，S卩，由比較器比較/量化的電壓)耦合到比較器310的輸入311和312。比較器310可為如下起作用的經(jīng)鎖存CMOS比較器。當(dāng)輸入信號“l(fā)atch(鎖存)”為低時，比較器310處于復(fù)位模式且其兩個輸入均被迫為低(解除斷言)。當(dāng)信號“l(fā)atch”為高時，比較器310確定輸入電壓Vfflpd是大于還是小于預(yù)定閾值(通常為零)。如果Vapd大于閾值，則信號H轉(zhuǎn)變到高(斷言)而L保持為低(解除斷言)。如果V。APd小于閾值，則信號L轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨鳫保持為低。在輸入信號近似等于閾值的情況下，比較器可進入所謂的亞穩(wěn)狀態(tài)，在其中既不可設(shè)定H也不可設(shè)定L。比較器310在某一短時期之后退出亞穩(wěn)狀態(tài)，且在那時H或L將轉(zhuǎn)變?yōu)楦?依據(jù)由比較器作出的決策)， 且另一輸出將保持為低。注意，“ latch”信號由SR鎖存器316的Q輸出產(chǎn)生，使得在觸發(fā)器316的Q輸出的上升沿上輸出H和L被鎖存(S卩，作出比較)。SR鎖存器316(以及此文獻中所描述的其它SR鎖存器)在輸入S (設(shè)定)為高且輸入R(復(fù)位)為低時處于設(shè)定模式；接著SR鎖存器的輸出Q被設(shè)定為高。當(dāng)SR鎖存器的輸入S為高且輸入R為低時，SR鎖存器處于復(fù)位模式且SR鎖存器的Q輸出被設(shè)定為低。在存儲器模式中，輸入S與R均為低，且SR鎖存器的Q輸出保持最后值。如在其它門、觸發(fā)器和類似裝置的情況下，Q杠輸出等于Q輸出的倒數(shù)。圖3C展示CMP_D0NE信號產(chǎn)生于“或”門314的輸出處，所述“或”門314在其輸入處接收比較器310的H和L輸出。當(dāng)H與L兩者為低時，CMP_D0NE信號被解除斷言(低)。 以此方式，CMP_D0NE充當(dāng)(如其名稱暗示)何時H和L輸出為有效以及比較器310不處于亞穩(wěn)狀態(tài)的指示符。CMP_D0NE的使用允許ADC確保在比較器310事實上處于亞穩(wěn)狀態(tài)時有足夠時間延遲可用，且同時ADC無需慢下來，使得對于每一比較都插入此相同長時間延遲； 響應(yīng)于亞穩(wěn)狀態(tài)的實際存在而使用用于每一比較的額外時間，但在其它情況下不會如此。 ADC的操作因此為異步的，且其速度得以增加?？墒褂帽容^器310的輸入311和312處的電容器Cextral和Cextra2來界定和/或微調(diào)在其內(nèi)實施比較的特定電壓值范圍；實際上，可使用這些電容器來改變ADC的最低有效位的值。圖3D中所示的電路304的差動取樣開關(guān)340可為圖1的單端取樣開關(guān)125的差動等效物。開關(guān)340經(jīng)配置以在到ADC的輸入處接收輸入電壓Vin的版本，且周期性地(例如，以取樣頻率Fs)對其進行取樣。由于電路為差動的，所以可將取樣開關(guān)340實施(例如)為驅(qū)動Vin的電壓跟隨器的一部分，在所述情況下，電壓跟隨器可經(jīng)配置以在需要斷開取樣開關(guān)340時采取高阻抗輸出模式，或關(guān)閉。類似地，可將取樣開關(guān)340實施為一對升壓式NMOS開關(guān)。在取樣階段中，差動取樣開關(guān)340閉合，且開關(guān)340的輸出處的Vin電壓對頂部電容器和底部電容器Cn、 、Cg^ λ Cg2 λ 、C2:2、C2bi、C2b2、C4ti、C4t2、禾口 C4g2 充電。圖3D 中所示的所有SR鎖存器經(jīng)復(fù)位。在取樣階段結(jié)束時，開關(guān)斷開。電容器(^1、(^2、(；1、(；2、02 、0212、02『02『(^1、(^2、(^1和 C4B2 形成可稱為差動電容器陣列的東西。所述電容器可形成差動二進制陣列，其中Cbi ^ Cti ^ CB2 ^ C12 ^ C,C2B1 ^ C2T1 ^ C2B2 ^ C2T2 ^ 2C,禾口C4B1 ^ C4T1 ^ C4B2 ^ C4T2 ^ 4C。這些電容器中的每一者的一側(cè)連接到正輸入差動節(jié)點342P或負共同差動節(jié)點;342N，如所示。每一電容器的另一側(cè)連接到選自DlT1-D4T1、DlT2-D4T2、DlB1-D4BdPDlB2-D4B2的對應(yīng)驅(qū)動器的輸出，如也在圖3D中所示。盡管驅(qū)動器D被展示為反相器，但其不一定需要反相；舉例來說，驅(qū)動器可為非反相驅(qū)動器。驅(qū)動器D1T1-D4T1、D1T2-D4T2、D1B1-D4B1 和 D1B2_D4B2 中的每一者的輸入由圖 3A-圖 3D 中呈現(xiàn)的其它裝置來控制。所述驅(qū)動器還接收相對高的參考電壓Vkefp和相對低的參考電壓 VKEFN。注意，在緊接在前面的句子中的“相對”是指Vkefp > VKEFN。在變體中，電壓V_和Vkefp 為受嚴格控制的參考電壓(例如，經(jīng)調(diào)節(jié)或以其它方式穩(wěn)定的參考電壓)。電壓Vkefn可等于(-Vkefp)。因此，依據(jù)每一反相器的輸入，同一反相器的輸出被驅(qū)動到Vkefn或乂皿^因此， 差動電容器陣列中的電容器中的每一者的第二側(cè)也被驅(qū)動到Vkefn或VKEFP。可將Vkefp選擇為處于或接近正供應(yīng)電壓VDD，而可將Vkefn選擇為處于或接近負供應(yīng)電壓(或接地)Vss。共同差動節(jié)點;342P和;342N分別耦合到1位量化器303的輸入311和312?？稍O(shè)定量化器303的H和L輸出以在由電壓Vkefp和Vkefn界定的范圍的中間(其通常為0 (Vkefn =-Veefp))處觸發(fā)。轉(zhuǎn)換階段在取樣階段之后(即，在差動取樣開關(guān)340斷開之后)開始。如圖3中所示，取樣階段對應(yīng)于SAMP信號為高，且轉(zhuǎn)換階段對應(yīng)于SAMP信號為低。在轉(zhuǎn)換階段中，發(fā)生以下事件。SAMP信號從高到低的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生START_C0NVERSI0N信號的脈沖，其復(fù)位FSM 301， 使得FSM 301輸出為“1000”。START_C0NVERSI0N脈沖還經(jīng)由“或”門322設(shè)定控制比較器 310的SR鎖存器316。此致使比較器310依據(jù)電SVfflpd來設(shè)定其輸出H或L中的一者。接著再次依據(jù)電壓Vmm而將輸出位Y<3>設(shè)定為高或低。如果設(shè)定了輸出L(意味著比較器310輸入電壓小于預(yù)定閾值(例如，零))，則位 “2”電路中的上部SR鎖存器352(圖3D)被設(shè)定，從而導(dǎo)致正輸入差動節(jié)點342P的電壓增加 4C/ (4C+2C+2C+1C+1C+Cextea) * (Veefp-Veefn) = 4C/ (10C+CEXTEA) * (Veefp-Veefn)伏。(此類似于共同節(jié)點130的電壓的增加，且進一步考慮到CEXTEA。)負輸入差動節(jié)點342N處的電壓減小相同量。(所述分析類似于上文針對共同節(jié)點130所陳述的分析，且還考慮到Cexteai和 Cextea2電容器的存在，所述每一電容器具有Cextka的電容)。以此方式，電壓Vfflpd增加了量4C/ (5C+Cextea) * (VEEFP_VEEFN) ο另一方面，如果設(shè)定了信號H(意味著比較器輸入電壓大于預(yù)定閾值)，則位“2”電路中的下部SR鎖存器353被設(shè)定，從而導(dǎo)致電壓Vfflpd減小4C/ (5C+Cextea) * (Veefp-Veefn)。由于比較器310的H或L輸出變高，所以在“或”門314的輸出處的CMP_D0NE信號將變得被斷言，從而復(fù)位SR鎖存器316。SR鎖存器316控制比較器310，因此使比較器310 回到復(fù)位模式并迫使H與L輸出均為低。CMP_D0NE信號連接到FSM 301的D觸發(fā)器的時鐘輸入。因此，CMP_D0NE的斷言還將使FSM 301前進到下一狀態(tài)，此處所述狀態(tài)為“0100”。應(yīng)注意，特定狀態(tài)和其級數(shù)在各實施例中可變化。一旦設(shè)定了位“2”電路中的SR鎖存器352或353中的一者，“或”門3M和單觸發(fā) 355便產(chǎn)生CAP_D0NE_pulSe<2>信號的脈沖。此脈沖經(jīng)由“或”門322 (圖3C)起作用以設(shè)定控制比較器310的SR鎖存器316，從而致使比較器310依據(jù)電壓Vfflpd來設(shè)定其輸出H或 L中的一者。結(jié)果，輸出位Y<2>被設(shè)定為高或低，電壓Vfflpd被上調(diào)或下調(diào)，且FSM 301前進到下一狀態(tài)(此處為“0010”)。接著針對位“1”電路以大體上與上文針對位“2”電路所描述的方式相同的方式重復(fù)所述循環(huán)，將輸出位γ<1>設(shè)定為高或低，上調(diào)或下調(diào)電壓Vmm，并使FSM 301前進到下一狀態(tài)(此處為“0001”)。接著針對位“0”電路再次以大體上與上文針對位“2”和位“1”電路所述的方式相同的方式重復(fù)所述循環(huán)，將輸出位Υ<0>設(shè)定為高或低，且使FSM前進到下一狀態(tài)(此處為“0000”)。此時完成模/數(shù)取樣和轉(zhuǎn)換，其中4位結(jié)果被鎖存于輸出產(chǎn)生電路302中且在輸出Υ<3-0>處可用。圖4以簡化的方式展示在取樣和轉(zhuǎn)換階段期間ADC 300的所選波形400。圖5說明由圖3Α到圖3D的ADC執(zhí)行的逐次逼近數(shù)/模差動轉(zhuǎn)換方法500的所選步驟，其以流程點501開始，在所述流程點501處，ADC準(zhǔn)備好執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。在方法500的取樣階段中，在步驟506中，控制驅(qū)動差動二進制電容器陣列的驅(qū)動器/反相器的電路經(jīng)配置以使得(1)所述陣列中的第一二進制電容器組中的每一電容器耦合于負輸入差動節(jié)點；M2N與VKEFN之間，(2)所述陣列中的第二二進制電容器組中的每一電容器耦合于負輸入差動節(jié)點342Ν與Vkefp之間，(3)所述陣列中的第三二進制電容器組中的每一電容器耦合于正輸入差動節(jié)點342 與Vkefn之間，以及(4)所述陣列中的第四二進制電容器組中的每一電容器耦合于正輸入差動節(jié)點342Ρ與Vkefp之間。參看圖3，第一組可包括CB2、C2B2和C4B2 ；第二組可包括CB1、C2B1和C4B1 ；第三組可包括CT1、C2T1和C4T1 ；且第四組可包括 CT2、C2T2 和 C4T2。在步驟508中，差動取樣開關(guān)340閉合以通過出現(xiàn)在正輸入差動節(jié)點342P與負輸入差動節(jié)點 342N 之間的 Vin 電壓而對電容器 CT1、CT2、CB1、CB2、C2T1、(^T2、C2B1、C2B2、C4T1、C4T2、 C4b1和C4B2充電。在步驟510中，差動取樣開關(guān)340斷開，從而完成取樣階段。在轉(zhuǎn)換階段中，發(fā)生以下事件。在步驟512中，1位差動量化器電路303確定Vapd 是大于還是小于閾值。V。APd與閾值的比較的結(jié)果為輸出字的MSB(位3)。在實施例(例如圖3中所示的實施例)中，ADC檢測在量化器的輸出處有效數(shù)據(jù)的存在，且當(dāng)檢測到有效數(shù)據(jù)時(但并非更早)異步地結(jié)束確定Vapd電壓的步驟。如上文所論述，此避免了在退出亞穩(wěn)狀態(tài)所需的時間中進行等待的需要，而與亞穩(wěn)狀態(tài)事實上是否發(fā)生無關(guān)。在步驟514中，ADC存儲MSB。在步驟516中，ADC改變(雙態(tài)切換)控制驅(qū)動器 /反相器的電路，使得(1)C4T1的一端不再耦合到Vkefn而是耦合到VKEFP，且C4B1的一端不再耦合到Vkefp而是耦合到Vkefn,或⑵C4T2的一端不再耦合到Vkefp而是耦合到Vkefn,且C4B2的一端不再耦合到Vkefn而是耦合到VKEFP。如果在步驟512中比較器310輸出指示電壓小于閾值，則此步驟使乂_電壓增加，且如果在步驟512中比較器310輸出指示電壓大于閾值，則此步驟使％_電壓減小。在步驟522中，量化器電路303確定VCAPd現(xiàn)在(即，在步驟516中的雙態(tài)切換之后)是大于還是小于閾值。在此步驟中V。APd與閾值的比較的結(jié)果為輸出字的下一位(位 2)。在步驟524中，ADC存儲位2，且在步驟526中，ADC雙態(tài)切換控制驅(qū)動器/反相器的電路，使得(1) C2T1的一端不再耦合到Vkefn而是耦合到Vkefp,且C2B1的一端不再耦合到Vkefp而是耦合到V_ ；或⑵C2T2的一端不再耦合到Vkefp而是耦合到V_，且C2B2的一端不再耦合到Vkefn而是耦合到VKEFP。如果在步驟522中比較器310輸出指示電壓小于閾值，則上一步
19驟使Vfflpd電壓增加，且如果在步驟522中比較器310輸出指示電壓大于閾值，則上一步驟使
Vfflpd電壓減小。在步驟532中，量化器電路303確定VCAPd現(xiàn)在(在步驟526的雙態(tài)切換之后)是大于還是小于閾值。在此步驟中v。APd與閾值的比較的結(jié)果為輸出字的下一位(位1)。在步驟534中，ADC存儲位1，且在步驟536中，ADC雙態(tài)切換控制驅(qū)動器/反相器的電路，使得⑴Cn的一端不再耦合到Vkefn而是耦合到Vkefp,且Cbi的一端不再耦合到Vkefp而是耦合到Vkefn ；或(2) Ct2的一端不再耦合到Vkefp而是耦合到Vkefn,且Cb2的一端不再耦合到Vkefn而是耦合到VKEFP。如果在步驟532中比較器310輸出指示電壓小于閾值，則上一步驟使Vmm 電壓增加，且如果在步驟532中比較器310輸出指示電壓大于閾值，則上一步驟使Vmm電壓減小。在步驟542中，量化器電路303確定VCAPd現(xiàn)在(在步驟536的雙態(tài)切換之后)是大于還是小于閾值。在此步驟中V。APd與閾值的比較的結(jié)果為輸出字的LSB(位0)。在步驟 544中，ADC存儲位0。方法500終止于流程點599處。請注意，在典型操作中，在出現(xiàn)需要將差動電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式時，將重復(fù)所述方法。此文獻中所描述的設(shè)備和方法可用于各種電子裝置中，所述電子裝置包括(例如)在蜂窩式無線電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)操作的接入終端，所述蜂窩式無線電網(wǎng)絡(luò)在所述網(wǎng)絡(luò)的多個接入終端之間或在接入終端與連接到所述接入網(wǎng)絡(luò)外的額外網(wǎng)絡(luò)的裝置之間輸送話音和/ 或數(shù)據(jù)包。具體來說，可將設(shè)備和方法用作接入終端的Σ-△調(diào)制器的一部分?？蓪⒃O(shè)備用作任何通用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。盡管在本發(fā)明中可能連續(xù)地描述了各種方法的步驟和決策，但可通過相結(jié)合或并行的單獨元件異步或同步地以管線方式或以其它方式來執(zhí)行這些步驟和決策中的一些步驟和決策。不存在對于以此描述列出步驟和決策的相同次序來執(zhí)行所述步驟和決策的特定要求，除非明確如此指示，或在上下文中清楚表明，或固有地要求這樣。然而，應(yīng)注意，在選定變體中，按所描述和/或附圖中展示的特定序列來執(zhí)行步驟和決策。此外，并非在每個實施例或變體中均要求有每個所說明的步驟和決策，同時在一些實施例/變體中可能需要某些未具體說明的步驟和決策。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可使用多種不同技術(shù)和技藝中的任一者來表示信息和信號。舉例來說，可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁性粒子、光場或光學(xué)粒子或其任何組合來表示可能在整個以上描述中所參考的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、位、符號和碼片。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將進一步了解，可將結(jié)合本文中所揭示的實施例而描述的各種說明性邏輯塊、模塊、電路和算法步驟實施為電子硬件、計算機軟件或兩者的組合。為了清晰地展示硬件與軟件的此可互換性，可能已在上文大體上就其功能性描述了各種說明性組件、塊、模塊、電路和步驟。將此功能性實施為硬件、軟件還是硬件與軟件的組合取決于特定應(yīng)用和強加于整個系統(tǒng)的設(shè)計約束。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可針對每一特定應(yīng)用以不同方式實施所描述的功能性，但不應(yīng)將此些實施決策解釋為會導(dǎo)致脫離本發(fā)明的范圍?？墒褂猛ㄓ锰幚砥?、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置、離散門或晶體管邏輯、離散硬件組件或其經(jīng)設(shè)計以執(zhí)行本文中所描述的功能的任何組合來實施或執(zhí)行結(jié)合本文中所揭示的實施例而描述的各種說明性邏輯塊、模塊和電路。通用處理器可為微處理器，但在替代方案中，處理器可為任何常規(guī)處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器還可被實施為計算裝置的組合，例如， DSP與微處理器的組合、多個微處理器、結(jié)合DSP核心的一個或一個以上微處理器，或任何其它此類配置。已結(jié)合本文中所揭示的實施例而描述的方法或算法的步驟可直接以硬件、以由處理器執(zhí)行的軟件模塊或以所述兩者的組合來體現(xiàn)。軟件模塊可駐留于RAM存儲器、快閃存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可裝卸磁盤、CD-ROM或此項技術(shù)中已知的任何其它形式的存儲媒體中。示范性存儲媒體耦合到處理器，使得處理器可從存儲媒體讀取信息和將信息寫入到存儲媒體。在替代方案中，存儲媒體可與處理器成一體。處理器和存儲媒體可駐留于ASIC中。ASIC可駐留于接入終端中?；蛘?，處理器和存儲媒體可作為離散組件而駐留于接入終端中。提供對所揭示的實施例的先前描述以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制作并使用本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明白對這些實施例的各種修改，且在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可將本文中所界定的一般原理應(yīng)用于其它實施例。因此，本發(fā)明無意限于本文中所示的實施例，而是將賦予本發(fā)明與本文中所揭示的原理和新穎特征一致的最廣范圍。
權(quán)利要求
1.一種模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其包含比較器，其包含比較器輸入和比較器輸出；控制塊，其包含耦合到所述比較器輸出的控制塊輸入；多對電容器，所述對電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)，所述多對電容器中的每對電容器包含第一電容器和第二電容器，所述多對電容器中的每一電容器包含耦合到所述比較器輸入的第一端以及第二端；以及取樣開關(guān)，其包含開關(guān)輸入，其經(jīng)配置以接收輸入電壓；開關(guān)輸出，其耦合到所述比較器輸入；以及控制開關(guān)輸入，所述取樣開關(guān)經(jīng)配置以依據(jù)所述控制開關(guān)輸入的狀態(tài)而閉合并將所述輸入電壓傳輸?shù)剿鲩_關(guān)輸出，或斷開并將所述輸入電壓與所述開關(guān)輸出隔 1 ；其中所述控制塊經(jīng)配置以將初始偏壓提供到所述多對電容器，使得所述第一電容器的所述第二端耦合到第一參考電壓，且所述第二電容器的所述第二端耦合到第二參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓；閉合和斷開所述取樣開關(guān)以對所述第一和第二電容器進行充電，使得所述比較器輸入處的電壓Vs在所述取樣開關(guān)斷開時大體上等于所述輸入電壓；致使所述比較器將所述電壓Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得對應(yīng)于所述電壓Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位；以及按遞減的電容值的順序針對所述每對電容器，(1)如果所述字的上次獲得的位指示所述電壓Vs大于所述預(yù)定比較器閾值Vt (Vs > Vt)，則按順序使所述每對電容器中的所述第一電容器的所述第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，或者，如果所述字的所述上次獲得的位指示Vt > Vs，則按順序使所述每對電容器中的所述第二電容器的所述第二端從所述第二參考電壓雙態(tài)切換到所述第一參考電壓，和( 在雙態(tài)切換之后，致使所述比較器將所述電壓Vs與所述預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得所述字的后面的位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其進一步包含多對驅(qū)動器，每對驅(qū)動器包含第一驅(qū)動器和第二驅(qū)動器，所述每對驅(qū)動器對應(yīng)于所述多對電容器中的不同對電容器，所述每對驅(qū)動器中的所述第一驅(qū)動器包含受所述控制塊控制的輸入和耦合到對應(yīng)于所述每對驅(qū)動器的所述對電容器中的所述第一電容器的所述第二端的輸出，所述每對驅(qū)動器中的所述第二驅(qū)動器包含受所述控制塊控制的輸入和耦合到對應(yīng)于所述每對驅(qū)動器的所述對電容器中的所述第二電容器的所述第二端的輸出；其中所述控制塊經(jīng)配置以提供所述初始偏壓，并通過控制所述驅(qū)動器的所述輸入來雙態(tài)切換所述電容器的所述第二端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中所述多對驅(qū)動器中的每一驅(qū)動器包含反相器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其進一步包含用于指示何時所述比較器不處于亞穩(wěn)狀態(tài)且所述比較器提供有效輸出的電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其進一步包含電壓跟隨器，所述電壓跟隨器具有耦合到所述開關(guān)輸入的電壓跟隨器輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中所述取樣開關(guān)進一步包含電壓跟隨器，所述電壓跟隨器在所述取樣開關(guān)斷開時被關(guān)斷，所述電壓跟隨器在所述取樣開關(guān)閉合時被接通。
7.一種將電壓轉(zhuǎn)換到數(shù)字值的方法，所述方法包含以下步驟 提供包含比較器輸入和比較器輸出的比較器；提供多對電容器，所述對電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)，所述多對電容器中的每對電容器包含第一電容器和第二電容器，所述多對電容器中的每一電容器包含耦合到所述比較器輸入的第一端以及第二端；將初始偏壓提供到所述多對電容器，使得所述第一電容器的所述第二端耦合到第一參考電壓，且所述第二電容器的所述第二端耦合到第二參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓；閉合和斷開取樣開關(guān)以對所述第一和第二電容器進行充電，使得所述比較器輸入處的電壓Vs在所述取樣開關(guān)斷開時大體上等于所述取樣開關(guān)的輸入處的輸入電壓；將所述電壓Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得對應(yīng)于所述電壓Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位；以及在獲得所述第一位之后，按遞減的電容值的順序針對所述每對電容器，(1)如果所述字的上次獲得的位指示所述電壓Vs大于所述預(yù)定比較器閾值Vt (Vs > Vt)，則按順序使所述每對電容器中的所述第一電容器的所述第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓， 或者，如果所述字的所述上次獲得的位指示Vt > Vs，則按順序使所述每對電容器中的所述第二電容器的所述第二端從所述第二參考電壓雙態(tài)切換到所述第一參考電壓，和( 在雙態(tài)切換之后，將所述電壓Vs與所述預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得所述字的后面的位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進一步包含提供用于指示何時所述比較器不處于亞穩(wěn)狀態(tài)且所述比較器提供有效輸出的電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進一步包含提供所述第一和第二參考電壓。
10.一種模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其包含用于量化的裝置，其包含用于量化的裝置的輸入和用于量化的裝置的輸出； 用于控制的裝置，其包含用于控制的裝置的輸入，所述輸入耦合到所述用于量化的裝置的輸出；多對電容器，所述對電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)，所述多對電容器中的每對電容器包含第一電容器和第二電容器，所述多對電容器中的每一電容器包含耦合到所述用于量化的裝置的輸入的第一端以及第二端；以及用于取樣的裝置，其包含經(jīng)配置以接收輸入電壓的用于取樣的裝置的輸入、耦合到所述用于量化的裝置的輸入的用于取樣的裝置的輸出，和控制輸入； 其中所述用于控制的裝置經(jīng)配置以將初始偏壓提供到所述多對電容器，使得所述第一電容器的所述第二端耦合到第一參考電壓，且所述第二電容器的所述第二端耦合到第二參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓，操作所述用于取樣的裝置以對所述第一和第二電容器進行充電，使得所述用于量化的裝置的輸入處的電壓Vs在所述用于取樣的裝置的輸出進入高阻抗?fàn)顟B(tài)時大體上等于所述輸入電壓，致使所述用于量化的裝置量化所述電壓Vs以獲得對應(yīng)于所述電壓Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位，和在獲得所述第一位之后，按遞減的電容值的順序針對所述每對電容器，(1)如果所述字的上次獲得的位指示所述電壓Vs大于預(yù)定比較器閾值Vt (Vs > Vt)，則按順序使所述每對電容器中的所述第一電容器的所述第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，或者，如果所述字的所述上次獲得的位指示Vt > Vs，則按順序使所述每對電容器中的所述第二電容器的所述第二端從所述第二參考電壓雙態(tài)切換到所述第一參考電壓，和( 在雙態(tài)切換之后，致使所述用于量化的裝置量化所述電壓Vs，以獲得所述字的后面的位。
11.一種模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其包含比較器，其包含第一和第二比較器輸入以及比較器輸出；控制塊，其包含耦合到所述比較器輸出的控制塊輸入；多組電容器，所述組電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)，所述多組電容器中的每組電容器包含第一電容器、第二電容器、第三電容器和第四電容器，所述多組電容器中的每一第一和第二電容器包含耦合到所述第一比較器輸入的第一端以及第二端，所述多組電容器中的每一第三和第四電容器包含耦合到所述第二比較器輸入的第一端以及第二端；以及取樣開關(guān)，其包含經(jīng)配置以接收輸入電壓差的開關(guān)輸入、耦合到所述第一和第二比較器輸入的開關(guān)輸出，和控制開關(guān)輸入，所述取樣開關(guān)經(jīng)配置以依據(jù)所述控制開關(guān)輸入的狀態(tài)而閉合并將所述輸入電壓差傳輸?shù)剿鲩_關(guān)輸出，或斷開并在所述開關(guān)輸出處提供高阻抗；其中所述控制塊經(jīng)配置以將初始偏壓提供到所述多組電容器，使得所述第一和第四電容器的所述第二端耦合到第二參考電壓，且所述第二和第三電容器的所述第二端耦合到第一參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓；閉合和斷開所述取樣開關(guān)以對所述組電容器進行充電，使得所述第一與第二比較器輸入之間的電壓差Vs在所述取樣開關(guān)斷開時大體上等于所述輸入電壓差；將所述電壓差Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得對應(yīng)于所述電壓差Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位；以及在獲得所述第一位之后，按遞減的電容值的順序針對所述每組電容器，(1)如果所述字的上次獲得的位指示所述電壓差Vs大于所述預(yù)定比較器閾值Vt (Vs > Vt)，則按順序使所述每組電容器中的所述第二電容器的所述第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，且按順序使所述每組電容器中的所述第四電容器的所述第二端從所述第二參考電壓雙態(tài)切換到所述第一參考電壓，( 如果所述字的所述上次獲得的位指示Vt >Vs，則按順序使所述每組電容器中的所述第一電容器的所述第二端從所述第二參考電壓雙態(tài)切換到所述第一參考電壓，且按順序使所述每組電容器中的所述第三電容器的所述第二端從所述第一參考電壓雙態(tài)切換到所述第二參考電壓，和C3)在雙態(tài)切換之后，將所述電壓差Vs與所述預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得所述字的后面的位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其進一步包含多組驅(qū)動器，每組驅(qū)動器包含第一驅(qū)動器、第二驅(qū)動器、第三驅(qū)動器和第四驅(qū)動器，所述每組驅(qū)動器對應(yīng)于所述多組電容器中的不同組電容器，所述每組驅(qū)動器中的所述第一驅(qū)動器包含受所述控制塊控制的輸入，和耦合到對應(yīng)于所述每組驅(qū)動器的所述組電容器中的所述第一電容器的所述第二端的輸出，所述每組驅(qū)動器中的所述第二驅(qū)動器包含受所述控制塊控制的輸入，和耦合到對應(yīng)于所述每組驅(qū)動器的所述組電容器中的所述第二電容器的所述第二端的輸出，所述每組驅(qū)動器中的所述第三驅(qū)動器包含受所述控制塊控制的輸入， 和耦合到對應(yīng)于所述每組驅(qū)動器的所述組電容器中的所述第三電容器的所述第二端的輸出，且所述每組驅(qū)動器中的所述第四驅(qū)動器包含受所述控制塊控制的輸入，和耦合到對應(yīng)于所述每組驅(qū)動器的所述組電容器中的所述第四電容器的所述第二端的輸出；其中所述控制塊經(jīng)配置以提供所述初始偏壓并通過控制所述驅(qū)動器的所述輸入來雙態(tài)切換所述電容器的所述第二端。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中所述多組驅(qū)動器中的每一驅(qū)動器包含反相器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其進一步包含差動電壓跟隨器，所述差動電壓跟隨器具有耦合到所述開關(guān)輸入的第一和第二電壓跟隨器輸出。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中所述取樣開關(guān)進一步包含差動電壓跟隨器，所述差動電壓跟隨器在所述取樣開關(guān)斷開時被關(guān)斷，所述差動電壓跟隨器在所述取樣開關(guān)閉合時被接通。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中所述比較器包括比較器，和經(jīng)配置以檢測何時所述比較器不處于亞穩(wěn)狀態(tài)且所述比較器提供有效輸出的電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其進一步包含異步狀態(tài)機，所述異步狀態(tài)機經(jīng)配置以響應(yīng)于所述電路檢測到所述比較器不處于亞穩(wěn)狀態(tài)且所述比較器提供有效輸出而改變狀態(tài)。
18.一種將電壓轉(zhuǎn)換到數(shù)字值的方法，所述方法包含以下步驟提供比較器，所述比較器包含第一和第二比較器輸入和比較器輸出；提供多組電容器，所述組電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)，所述多組電容器中的每組電容器包含第一電容器、第二電容器、第三電容器和第四電容器，所述多組電容器中的每一第一和第二電容器包含耦合到所述第一比較器輸入的第一端，和第二端，所述多組電容器中的每一第三和第四電容器包含耦合到所述第二比較器輸入的第一端以及第二端；將初始偏壓提供到所述多組電容器，使得所述第一和第四電容器的所述第二端耦合到第二參考電壓，且所述第二和第三電容器的所述第二端耦合到第一參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓；閉合和斷開取樣開關(guān)以對所述組電容器進行充電，使得所述第一與第二比較器輸入之間的電壓差Vs在所述取樣開關(guān)斷開時大體上等于所述取樣開關(guān)的輸入處的輸入電壓差；將所述電壓差Vs與預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得對應(yīng)于所述電壓差Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位；以及在獲得所述第一位之后，按遞減的電容值的順序針對所述每組電容器，(1)如果所述字的上次獲得的位指示所述電壓差Vs大于所述預(yù)定比較器閾值Vt (Vs > Vt)，則按順序使所述每組電容器中的所述第二電容器的所述第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，且按順序使所述每組電容器中的所述第四電容器的所述第二端從所述第一參考電壓雙態(tài)切換到所述第二參考電壓，( 如果所述字的所述上次獲得的位指示Vt >Vs，則按順序使所述每組電容器中的所述第一電容器的所述第二端從所述第二參考電壓雙態(tài)切換到所述第一參考電壓，且按順序使所述每組電容器中的所述第三電容器的所述第二端從所述第一參考電壓雙態(tài)切換到所述第二參考電壓，和C3)在雙態(tài)切換之后，將所述電壓差Vs與所述預(yù)定比較器閾值Vt進行比較，以獲得所述字的后面的位。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述提供所述比較器的步驟包含提供比較器； 以及提供經(jīng)配置以檢測何時所述比較器不處于亞穩(wěn)狀態(tài)且所述比較器輸出為有效的電路。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中響應(yīng)于所述電路指示所述比較器不處于所述亞穩(wěn)狀態(tài)且所述比較器輸出為有效的而異步地執(zhí)行所述雙態(tài)切換的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進一步包含提供所述第一和第二參考電壓。
22.—種模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其包含用于量化電壓的裝置，其包含第一和第二比較器輸入和比較器輸出；用于控制的裝置，其包含耦合到所述比較器輸出的用于控制的裝置的輸入；多組電容器，所述組電容器的電容值形成大體上二進制級數(shù)，所述多組電容器中的每組電容器包含第一電容器、第二電容器、第三電容器和第四電容器，所述多組電容器中的每一第一和第二電容器包含耦合到所述第一比較器輸入的第一端以及第二端，所述多組電容器中的每一第三和第四電容器包含耦合到所述第二比較器輸入的第一端以及第二端；以及用于取樣的裝置，其包含經(jīng)配置以接收輸入電壓差的用于取樣的裝置的輸入、耦合到所述第一和第二比較器輸入的用于取樣的裝置的輸出，和用于取樣的裝置的控制輸入，所述用于取樣的裝置經(jīng)配置以依據(jù)所述用于取樣的裝置的控制輸入的狀態(tài)而閉合并將所述輸入電壓差傳輸?shù)剿鲇糜谌拥难b置的輸出，或斷開并在所述用于取樣的裝置的輸出處提供高阻抗；其中所述用于控制的裝置經(jīng)配置以將初始偏壓提供到所述多組電容器，使得所述第一和第四電容器的所述第二端耦合到第二參考電壓，且所述第二和第三電容器的所述第二端耦合到第一參考電壓，所述第二參考電壓小于所述第一參考電壓；閉合和斷開所述用于取樣的裝置以對所述組電容器進行充電，使得所述用于量化的裝置的第一與第二輸入之間的電壓差Vs在所述用于取樣的裝置斷開時大體上等于所述輸入電壓差；致使所述用于量化的裝置量化所述電壓差Vs以獲得對應(yīng)于所述電壓差Vs的數(shù)字表示的輸出字的第一位；以及在獲得所述第一位之后，按遞減的電容值的順序針對所述每組電容器，(1)如果所述字的上次獲得的位指示所述電壓差Vs大于預(yù)定比較器閾值Vt (Vs > Vt)，則按順序使所述每組電容器中的所述第二和第三電容器的所述第二端從第一參考電壓雙態(tài)切換到第二參考電壓，或者，如果所述字的所述上次獲得的位指示Vt > Vs,則按順序使所述每組電容器中的所述第二和第三電容器的所述第二端從所述第二參考電壓雙態(tài)切換到所述第一參考電壓，和( 在雙態(tài)切換之后，致使所述用于量化的裝置量化所述電壓差Vs以獲得所述字的后面的位。
23. 一種將電壓轉(zhuǎn)換到數(shù)字值的方法，所述方法包含 用于對所述電壓進行取樣以獲得經(jīng)取樣電壓的步驟；以及用于經(jīng)由逐次逼近而將所述經(jīng)取樣電壓轉(zhuǎn)換到所述數(shù)字值的步驟。
全文摘要
一種逐次逼近模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)包括二進制加權(quán)電容器陣列、量化器和控制塊。每一電容器的一端連接到所述量化器的輸入，且每一電容器的第二端由所述控制塊經(jīng)由驅(qū)動器來控制。電壓被取樣、量化并存儲為所述ADC的輸出的最高有效位。依據(jù)所述量化的結(jié)果，所述控制塊雙態(tài)切換所述電容器中對應(yīng)于所述最高有效位的一個電容器的所述驅(qū)動器。共同節(jié)點處的電壓再次被取樣以獲得所述ADC的輸出的第二位。按需要重復(fù)所述操作以獲得并存儲所述ADC的輸出的額外位。描述了用于差動ADC的類似配置和過程。所述操作為異步的，從而允許僅在出現(xiàn)亞穩(wěn)狀態(tài)時有用于所述狀態(tài)的額外時間。
文檔編號H03M1/46GK102239639SQ200980148549
公開日2011年11月9日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者倫納特·K·馬特 申請人:高通股份有限公司