管线式类比数位转换器之校准装置及其方法;CALIBRATION DEVICE AND METHOD THEREOF FOR PIPELINED ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER

摘要

一种校准装置包括比较单元、计数单元、记忆体以及补偿电路。藉由比较单元将子类比数位转换器的剩余电压与第一和第二电压进行比较，以产生比较结果。藉由计数单元根据比较结果对剩余电压在第i个周期内超出第一和第二电压所定义之界限的次数进行计数。将剩余电压在第(i-1)个周期内超出界限的次数储存于记忆体内。藉由补偿电路基于剩余电压在第i个周期内超出界限的次数以及剩余电压在第(i-1)个周期内超出界限的次数来将子类比数位转换器的时脉调节到一方向。

主权项

1.一种校准装置，适于管线式类比数位转换器的子类比数位转换器，包括：一比较单元，将所述子类比数位转换器的一剩余电压与一第一电压和一第二电压进行比较，以产生一比较结果；一计数单元，根据所述比较结果对所述剩余电压在第i个周期内超出由所述第一电压和所述第二电压定义之界限的次数进行计数；一记忆体，储存所述剩余电压在第(i-1)个周期内超出所述界限的所述次数；以及一补偿电路，基于所述剩余电压在所述第i个周期内超出所述界限的所述次数以及所述剩余电压在所述第(i-1)个周期内超出所述界限的所述次数，将所述子类比数位转换器的时脉调节到一方向。 ;2.如申请专利范围第1项所述之校准装置，其中所述比较结果包括一第一信号与一第二信号，且所述比较单元包括：一第一比较器，将所述子类比数位转换器的所述剩余电压与所述第一电压进行比较，以产生所述第一信号；以及一第二比较器，将所述子类比数位转换器的所述剩余电压与所述第二电压进行比较，以产生所述第二信号。 ;3.如申请专利范围第1项所述之校准装置，其中所述计数单元包括：一第一计数器，对所述比较单元在所述第i个周期所比较的次数进行计数；以及一第二计数器，对所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数进行计数。 ;4.如申请专利范围第3项所述之校准装置，其中当所述子类比数位转换器的所述剩余电压高于所述第一电压时，所述第二计数器根据所述比较结果来增加所述剩余电压超出所述界限的所述次数；以及当所述子类比数位转换器的所述剩余电压低于所述第二电压时，所述第二计数器根据所述比较结果增加所述剩余电压超出所述界限的所述次数。 ;5.如申请专利范围第4项所述之校准装置，其中所述第一电压和所述第二电压的幅度相同但极性不同。 ;6.如申请专利范围第1项所述之校准装置，其中所述子类比数位转换器包括取样及保持电路，并且所述第i个周期与所述子类比数位转换器的所述取样及保持电路的时脉相关。 ;7.如申请专利范围第3项所述之校准装置，当由所述比较单元所比较的所述次数等于周期数时，其中所述周期数与所述第i个周期的长度相关，所述记忆体储存所述剩余电压超出所述界限的所述次数，然后所述计数单元将由所述比较单元所比较的所述次数以及所述剩余电压超出所述界限的次数归零。 ;8.如申请专利范围第1项所述之校准装置，其中所述补偿电路包括：一第三比较器，将来自所述比较单元的所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数与来自所述记忆体的所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数进行比较，以产生比较信号；一控制电路，根据所述比较信号产生一符号信号和一步长信号；以及一调节电路，根据所述符号信号和所述步长信号来调节所述子类比数位转换器的所述时脉。 ;9.如申请专利范围第8项所述之校准装置，其中所述比较信号包括：一第一比较信号，代表所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数大于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数；一第二比较信号，代表所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数小于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数；以及一第三比较信号，代表所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数等于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数。 ;10.如申请专利范围第9项所述之校准装置，当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数大于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数时，根据所述比较信号的所述第一比较信号，所述符号信号改变其自身的极性，并且所述步长信号设置为两个步长，并且随后所述调节电路以两倍的单位步长将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到相反方向；当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数小于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数时，根据所述比较信号的所述第二比较信号，所述符号信号保持其自身的极性，并且所述步长信号设置为一个步长，随后所述调节电路以单位步长将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到初始方向；以及当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数等于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数时，根据所述比较信号的所述第三比较信号，所述符号信号交替变化其自身的极性，并且所述步长信号设置为一个步长，并且随后所述调节电路以单位步长将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到交替方向。 ;11.如申请专利范围第9项所述之校准装置，当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数大于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数时，根据所述比较信号的所述第一比较信号，所述符号信号改变其自身的极性，并且所述步长信号设置为一个步长，并且随后所述调节电路以单位步长将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到相反方向；当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数小于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数时，根据所述比较信号的所述第二比较信号，所述符号信号保持其自身的极性，并且所述步长信号设置为两个步长，并且随后所述调节电路以两倍单位步长将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到初始方向；以及当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数等于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数时，根据所述比较信号的所述第三比较信号，所述符号信号保持其自身的极性，并且所述步长信号设置为零步长，并且随后所述调节电路保持所述子类比数位转换器的所述时脉。 ;12.一种校准方法，适于管线式类比数位转换器的子类比数位转换器，包括：比较所述子类比数位转换器的一剩余电压与一第一电压和一第二电压，以产生比较结果；根据所述比较结果对所述剩余电压在第i个周期超出由所述第一电压和所述第二电压定义之界限的次数进行计数；以及基于所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数以及所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数将所述子类比数位转换器的时脉调节到一方向。 ;13.如申请专利范围第12项所述之校准方法，对在所述第i个周期进行比较之所述剩余电压的次数进行计数。 ;14.如申请专利范围第12项所述之校准方法，其中所述比较信号包括一第一信号和一第二信号；当所述子类比数位转换器的所述剩余电压高于所述第一电压时，所述第一信号增加所述剩余电压超出所述界限的所述次数；以及当所述子类比数位转换器的所述剩余电压低于所述第二电压，所述第二信号增加所述剩余电压超出所述界限的所述次数。 ;15.如申请专利范围第14项所述之校准方法，其中所述第一电压和所述第二电压的振幅相同但极性不同。 ;16.如申请专利范围第12项所述之校准方法，其中所述子类比数位转换器包括取样及保持电路，且所述第i个周期与所述子类比数位转换器的所述取样及保持电路的时脉相关。 ;17.如申请专利范围第13项所述之校准方法，当进行比较的所述剩余电压的所述次数等于周期数时，其中所述周期数与所述第i个周期的长度相关，所述剩余电压超出所述界限的所述次数以及进行比较的所述剩余电压的所述次数归零。 ;18.如申请专利范围第12项所述之校准方法，其中基于所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数以及所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的次数将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到一方向包括：将所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数与所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数进行比较，以产生比较信号；根据所述比较信号产生符号信号和步长信号；以及根据所述符号信号和所述步长信号将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到所述方向。 ;19.如申请专利范围第18项所述之校准方法，其中所述比较信号包括：一第一比较信号，代表所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数大于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数；一第二比较信号，代表所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数小于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数；以及一第三比较信号，代表所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数等于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数。 ;20.如申请专利范围第19项所述之校准方法，当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数大于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期内超出所述界限的所述次数时，根据所述比较信号的所述第一比较信号，所述符号信号改变其自身的极性，并且所述步长信号设置成两个步长，并且随后利用两倍的单位步长将所述子类比数位转换器所述时脉调节到相反方向；当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数小于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数，根据所述比较信号的所述第二比较信号，所述符号信号保持其自身的所述极性，并且所述步长信号设置成一个步长，并且随后利用单位步长将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到初始方向；当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数等于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数时，根据所述比较信号的所述第三比较信号，所述符号信号交替变化其自身的所述极性，且将所述步长信号设置成一个步长，并且随后利用单位步长将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到交替方向。 ;21.如申请专利范围第19项所述之校准方法，当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数大于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数，根据所述比较信号的所述第一比较信号，所述符号信号改变其自身的极性，并且所述步长信号设定成一个步长，并且随后利用单位步长将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到相反方向；当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数低于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数，根据所述第二比较信号，所述符号信号保持其自身的所述极性，并且所述步长信号设置成两个步长，并且随后利用两倍的单位步长将所述子类比数位转换器的所述时脉调节到初始方向；当所述剩余电压在所述第i个周期超出所述界限的所述次数等于所述剩余电压在所述第(i-1)个周期超出所述界限的所述次数，根据所述第三比较信号，所述符号信号交替变化其自身的所述极性且所述步长信号设置成零步长，并且随后保持所述子类比数位转换器的所述时脉。;图1显示了习知管线式类比数位转换器的方块图。;图2A显示了根据本发明实施例的管线式类比数位转换器的校准装置的示意图。;图2B显示了根据本发明实施例的图2A之管线式类比数位转换器的子类比数位转换器的示意图。;图3显示了根据本发明实施例的校准装置的示意图。;图4A显示了根据本发明实施例的图3之校准装置的补偿单元的方块图。;图4B显示了根据本发明实施例的图3之校准装置的计数单元的方块图。;图4C显示了根据本发明实施例的图3之校准装置的补偿单元的方块图。;图4D显示了根据本发明实施例的图3之具有图4A、图4B以及图4C的校准装置的方块图。;图5显示了根据本发明实施例的校准方法的流程图。;图6显示了根据本发明实施例的图5之校准方法的步骤ST3的流程图。