專利名稱：模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以減少由于工藝、電壓、溫度或噪聲等的變動(dòng)所產(chǎn)的轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤。
背景技術(shù)：
數(shù)字化的資訊格式是當(dāng)前很普遍的方式，以利于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或是數(shù)據(jù)處理。以視頻的電子裝置為例，其需要將模擬的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以供后端的處理。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路在數(shù)字化的電子裝置中是不可缺的電路。然而，由于視頻式的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器analog-to-digital converter (ADC)容易受到工藝(process, P)電壓(Voltage, V),溫度(Temperature, T)和噪聲(noise)的變動(dòng)所影響，使ADC輸出碼(digital code)會(huì)產(chǎn)生偏差或是錯(cuò)誤結(jié)果。圖1繪示傳統(tǒng)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路方塊示意圖。參閱圖1，就模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的操作機(jī)制，其需要一參考電路(Reference Circuit) 50用以產(chǎn)生所需求的“工作電壓”和“工作電流”給每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100。以三個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器為例，其標(biāo)示為ADC1、ADC2、ADC3。在每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100中，由增益單元(Gain Block) 102產(chǎn)生需求的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍(ADC input range)電壓信號(hào)104給模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元(ADCcore) 118，以控制要被數(shù)字化的范圍。在每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100中也包含一補(bǔ)償單元(Offset Block) 108與增益單元102連接，以接收與增益單元102的另一個(gè)輸出的電壓信號(hào)106，而產(chǎn)生一補(bǔ)償電壓信號(hào)以ADC_VM表示，其經(jīng)過外部的一穩(wěn)壓電器110的穩(wěn)壓，其電壓值是Voffset。

每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100也包含箝制電壓?jiǎn)卧?Clamp voltage block) 112。由增益單元102所產(chǎn)生給補(bǔ)償單元108的輸出也輸入給箝制電壓?jiǎn)卧?12，以產(chǎn)生箝制需求的箝制電壓信號(hào)。一多工器(MUX) 114接收箝制電壓信號(hào)和接地電壓而輸出一箝制電壓Vclamp，其也經(jīng)由外部的電容器120的穩(wěn)壓。每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100也接收輸入的模擬電壓信號(hào)Vin，其經(jīng)由外部電容122輸入到內(nèi)部，同時(shí)通過一開關(guān)器124，將由多工器(MUX) 114所輸出的箝制電壓Vclamp，把每一個(gè)輸入信號(hào)加上一個(gè)直流電平，而產(chǎn)生數(shù)據(jù)電壓信號(hào)，以ADC_VIP標(biāo)不。每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100也包含一直流緩沖單元(DC_buffer) 116，其接收數(shù)據(jù)電壓信號(hào)ADC_VIP與補(bǔ)償電壓信號(hào)ADC_VM。此ADC_VIP與ADC_VM的電壓信號(hào)輸入到直流緩沖單元116后，經(jīng)由直流緩沖單元116輸出給數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元118，再經(jīng)由其運(yùn)算產(chǎn)生對(duì)應(yīng)輸入的模擬電壓信號(hào)Vin的不同大小,而輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字碼。在此，模擬電壓信號(hào)Vin可能是紅綠藍(lán)(RGB)的顏色灰階信號(hào)或是YPbPr的顏色系統(tǒng)下的顏色信號(hào)。上述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100在工藝、電壓、溫度(PVT)或噪聲的變動(dòng)影響下，參考電路所產(chǎn)生的工作電壓或工作電流會(huì)受其變動(dòng)，進(jìn)而ADC_VIP與ADC_VIM的電壓信號(hào)以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍信號(hào)也會(huì)產(chǎn)生變動(dòng)。如果這些信號(hào)之間的差異性不是一致性時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不正確的數(shù)字碼。如何改善數(shù)字轉(zhuǎn)換器100所輸出的數(shù)字碼的正確性，是需要進(jìn)一步研發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路與方法，可以減少由于工藝、電壓、溫度或噪聲等的變動(dòng)所產(chǎn)的轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤的結(jié)果。本發(fā)明提供一種種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。此電路包括一參考電路與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。參考電路提供一基礎(chǔ)電壓，其一端接地。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器接收一模擬輸入信號(hào)與基礎(chǔ)電壓信號(hào)。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一第一直流緩沖單元與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元。第一直流緩沖單元內(nèi)部接收一補(bǔ)償電壓信號(hào)以及要被數(shù)字化的一數(shù)據(jù)電壓信號(hào)，以輸出二個(gè)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元接收第一直流緩沖單元的該二個(gè)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)以及一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)，以輸出一數(shù)字碼。前述的補(bǔ)償電壓信號(hào)、數(shù)據(jù)電壓信號(hào)、以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)都有加入基礎(chǔ)電壓信號(hào)。本發(fā)明提供一種種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換方法。此方法包括利用一參考電路，提供一基礎(chǔ)電壓，該基礎(chǔ)電壓信號(hào)的一端接地。又將該基礎(chǔ)電壓信號(hào)輸入給一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以使該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的一直流緩沖單元與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元的多個(gè)控制電壓信號(hào)都參考到該基礎(chǔ)電壓，以輸出一轉(zhuǎn)換數(shù)字碼。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。


圖1繪示傳統(tǒng)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路方塊示意圖。圖2繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路示意圖。主要元件符號(hào)說明50:參考電路100:模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器102:增益單元104:模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)106:電壓信號(hào)108:補(bǔ)償單元110、120、122:電容器112:箝制電壓?jiǎn)卧?14:多工器(MUX)116:直流緩沖單元118:模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元122:電容器124:開關(guān)器200:模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器202:直流緩沖單元
204,210:加法器206:補(bǔ)償單元208:增益單元212:模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)214:多工器216:直流緩沖單元218:電路方塊
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路與方法，可以減少由于工藝、電壓、溫度或噪聲等的變動(dòng)所產(chǎn)的轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤的結(jié)果。以下舉一些實(shí)施例來說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于所舉實(shí)施例。圖2繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路示意圖。參閱圖2，由參考電路50產(chǎn)生需求的工作電壓、工作電流和基礎(chǔ)電壓Vbase給每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200，例如是三個(gè)以ADC1-ADC3表示。參考電路50所產(chǎn)生的基礎(chǔ)電壓Vbase，其一端接地，且例如可以經(jīng)過一直流緩沖單元202輸入基礎(chǔ)電壓Vbase。也就是說基礎(chǔ)電壓Vbase包含了參考電路50由于各種因素所引起的變動(dòng)。在每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200中，增益單元208依照需求而產(chǎn)生兩個(gè)電壓信號(hào)，其中一個(gè)輸出電壓信號(hào)用來后續(xù) 產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓信號(hào)ADC_VIM與數(shù)據(jù)電壓信號(hào)ADC_VIP，另一個(gè)輸出電壓信號(hào)用來后續(xù)產(chǎn)生模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)212。此補(bǔ)償電壓信號(hào)ADC_VIM、數(shù)據(jù)電壓信號(hào)ADC_VIP與模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)212都會(huì)加入基礎(chǔ)電壓Vbase，如此可以使得模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200與參考電路50對(duì)P、V、T或電源噪聲等有較一致的變化，可以減少由數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元118所輸出的轉(zhuǎn)換數(shù)字碼的錯(cuò)誤。經(jīng)由參考電路50與地電壓關(guān)聯(lián)而產(chǎn)生基礎(chǔ)電壓Vbase后，后續(xù)較詳細(xì)電路結(jié)與處理方式如下說明。針對(duì)需求的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)212，增益單元208所產(chǎn)生的一個(gè)電壓信號(hào)經(jīng)由一加法器210，與基礎(chǔ)電壓Vbase相加得到模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào) 212。每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200中還包括一補(bǔ)償單元206，其接收由增益單元208所輸輸出的一個(gè)電壓信號(hào)。補(bǔ)償單兀206所輸出的電壓信號(hào)在經(jīng)由一加法器204與基礎(chǔ)電壓Vbase相加得到補(bǔ)償電壓信號(hào)ADC_VM。補(bǔ)償電壓信號(hào)ADC_V頂還會(huì)經(jīng)由外部的穩(wěn)壓電容器110做穩(wěn)壓,穩(wěn)壓后的電壓值是Voffset。此補(bǔ)償電壓信號(hào)ADC_VM是直流緩沖單元(DC_buffer) 116的輸入信號(hào)其一。每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200中還包括多工器(MUX) 214以及直流緩沖單元216。由加法器204輸出的補(bǔ)償電壓信號(hào)以及基礎(chǔ)電壓Vbase輸入到多工器214。多工器214的輸出在經(jīng)由直流緩沖單元216而輸出一箝制電壓信號(hào)Vclamp。此箝制電壓信號(hào)Vclamp會(huì)經(jīng)與外部的穩(wěn)壓電容器122得到穩(wěn)壓，其后再經(jīng)由一開關(guān)器124加入輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)，其機(jī)制如下。每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200的一輸入端點(diǎn)會(huì)經(jīng)由一電容器122輸入模擬電壓信號(hào)Vin到內(nèi)部。模擬電壓信號(hào)Vin輸入時(shí),控制開關(guān)器124進(jìn)行箝制動(dòng)作,把每一個(gè)輸入的模擬電壓信號(hào)Vin加上一個(gè)直流電壓以產(chǎn)生數(shù)據(jù)電壓信號(hào)ADC_VIP。此直流電壓就是由直流緩沖單元216所輸出的電壓，其也包含了基礎(chǔ)電壓Vbase的變動(dòng)。在每一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200中，ADC_VIP與ADC_VM的電壓信號(hào)再經(jīng)由直流緩沖單元116輸入到模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元118，再經(jīng)由其運(yùn)算產(chǎn)生對(duì)應(yīng)不同Vin大小的不同數(shù)字碼的數(shù)值。在上述與外部連接的電路方塊218，其是感應(yīng)外部噪聲的來源，然而其電位與信號(hào)ADC_VIM相同。當(dāng)有噪聲從電源或是地電壓又或是模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器外部產(chǎn)生時(shí)，信號(hào)ADC_VIP也會(huì)跟隨著信號(hào)ADC_VM —起變動(dòng)。又 模擬電壓信號(hào)Vin可以例如是的RGB、YPbPr或復(fù)合式圖像信號(hào)(CVBS)等的圖
像信號(hào)。依照本發(fā)明一實(shí)施例，在工藝、電壓、溫度(P、V、T)或是噪聲的變動(dòng)影響下，參考電路50所產(chǎn)生的工作電壓與工作電流會(huì)受其變動(dòng)。而模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200中的電壓信號(hào)ADC_VIP與ADC_V頂也會(huì)產(chǎn)生變動(dòng)。二者之間的差異性是一致的，且跟隨基礎(chǔ)電壓Vbase一起變化。當(dāng)有噪聲從電源、或是地電壓、又或是電路外部產(chǎn)生時(shí)，電壓信號(hào)ADC_VIP會(huì)跟隨著電壓信號(hào)ADC_VIM —起變動(dòng)。數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)也同時(shí)跟隨基礎(chǔ)電壓Vbase一起變化。如此，由數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元118所輸出的轉(zhuǎn)換數(shù)字碼，相對(duì)較不易跟隨改變，以減低錯(cuò)誤的發(fā)生。本發(fā)明模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路使得數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元116的多個(gè)控制電壓信號(hào)都參考到由參考電路所產(chǎn)生的基礎(chǔ)電壓Vbase，以輸出一轉(zhuǎn)換數(shù)字碼，如此減低輸出碼發(fā)生錯(cuò)誤與偏差程度的機(jī)率。本發(fā)明就處理的方法,其利用一參考電路，提供一基礎(chǔ)電壓，該基礎(chǔ)電壓信號(hào)的一端接地。又將該基礎(chǔ)電壓信號(hào)輸入給一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以使該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的一直流緩沖單元與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元的多個(gè)控制電壓信號(hào)都參考到該基礎(chǔ)電壓，以輸出一轉(zhuǎn)換數(shù)字碼。參考電路可以先經(jīng)過直流緩沖后提供該基礎(chǔ)電壓信號(hào)。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，包括: 一參考電路，提供一基礎(chǔ)電壓，該基礎(chǔ)電壓信號(hào)的一端接地；以及 一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，接收一模擬輸入信號(hào)與該基礎(chǔ)電壓信號(hào)， 其中該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括: 一第一直流緩沖單元，內(nèi)部接收一補(bǔ)償電壓信號(hào)以及要被數(shù)字化的一數(shù)據(jù)電壓信號(hào)，以輸出二個(gè)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)；以及 一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元，接收該第一直流緩沖單元的該二個(gè)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)以及一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)，以輸出一數(shù)字碼，其中該補(bǔ)償電壓信號(hào)、該數(shù)據(jù)電壓信號(hào)、以及該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)都加入該基礎(chǔ)電壓信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其中該參考電路，先經(jīng)過一第二直流緩沖單元，以提供該基礎(chǔ)電壓信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其中該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器還包括: 一增益單元，產(chǎn)生一第一電壓信號(hào)與一第二電壓信號(hào)； 一補(bǔ)償單元，接收該第一電壓信號(hào)； 一第一加法器，接收該基礎(chǔ)電壓信號(hào)與該補(bǔ)償單元的一輸出，以輸出該補(bǔ)償電壓信號(hào)，該補(bǔ)償電壓信號(hào)經(jīng)過穩(wěn)壓后輸入給該第一直流緩沖單元； 一多工器，接收該補(bǔ)償電壓信號(hào)與該基礎(chǔ)電壓信號(hào)； 一第二直流緩沖單兀，接收該多工器的一輸出，以輸出一箝制電壓，其中該箝制電壓信號(hào)經(jīng)過穩(wěn)壓后被加到輸入的該模擬輸入信號(hào)而產(chǎn)生該數(shù)據(jù)電壓信號(hào)給該第一直流緩沖單元; 一第二加法器，接收該增益單元的該第二電壓信號(hào)以及該基礎(chǔ)電壓信號(hào)，以輸出該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)給該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元。
4.如權(quán)利要求3所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其中該參考電路先經(jīng)過一第三直流緩沖單元，以提供該基礎(chǔ)電壓信號(hào)。
5.如權(quán)利要求3所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，還包括一開關(guān)，用以將穩(wěn)壓后的該箝制電壓加入該模擬輸入信號(hào)。
6.如權(quán)利要求3所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，還包括一補(bǔ)償穩(wěn)壓電容器，與該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一端點(diǎn)連接，以對(duì)該補(bǔ)償電壓信號(hào)穩(wěn)壓。
7.如權(quán)利要求3所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，還包括一箝制穩(wěn)壓電容器，與該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一端點(diǎn)連接，以對(duì)該箝制電壓信號(hào)穩(wěn)壓。
8.一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換方法，包括: 利用一參考電路，提供一基礎(chǔ)電壓，該基礎(chǔ)電壓信號(hào)的一端接地；以及 將該基礎(chǔ)電壓信號(hào)輸入給一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以使該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的一直流緩沖單元與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元的多個(gè)控制電壓信號(hào)都參考到該基礎(chǔ)電壓，以輸出一轉(zhuǎn)換數(shù)字碼。
9.如權(quán)利要求8所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換方法，其中該參考電路先經(jīng)過直流緩沖后提供該基礎(chǔ)電壓信號(hào)。
全文摘要
一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換方法，該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路包括一參考電路與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。參考電路提供一基礎(chǔ)電壓，其一端接地。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器接收一模擬輸入信號(hào)與基礎(chǔ)電壓信號(hào)。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一第一直流緩沖單元與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元。第一直流緩沖單元內(nèi)部接收一補(bǔ)償電壓信號(hào)以及要被數(shù)字化的一數(shù)據(jù)電壓信號(hào)，以輸出二個(gè)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元接收第一直流緩沖單元的該二個(gè)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)以及一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)，以輸出一數(shù)字碼。前述的補(bǔ)償電壓信號(hào)、數(shù)據(jù)電壓信號(hào)、以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號(hào)都有加入基礎(chǔ)電壓信號(hào)。
文檔編號(hào)H03M1/12GK103248363SQ20121002443
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者蔡俊安, 廖祈鈞 申請(qǐng)人:聯(lián)詠科技股份有限公司