发明名称 低功率循环类比/数位转换器
摘要 一种低功率循环RSD类比至数位转换器(20),具有一单一 RSD级(22),用于接收一类比输入信号及一误差电压回 授信号中之一信号,及转换该选择之信号为一数位输 出信号。 RSD级(22)产生误差电压回授 信号。一第一开 关(32)连接于一转换器输入终端(30)及RSD级(22)之一输入 终端之间,用于施加类比输入信号于RSD级输入终端。 一第二开关(52)连接于RSD级(22)之一输出终端及RSD级之 输入终端之间。 在导通第一开关(32)时,切断第二开 关(52),以使类比输入信号系输入到RSD级(22),及在切 断第一开关(32)时,导通第二开关(52),使误差电压回 授信号系输入到RSD级(22)。 RSD级(22)包含一对比较器(34 、36),其比较该选择之类比输入信号及误差电压回授 信号,以分别决定高及低电压。一连接于比较器(34、 36)之逻辑电路(38)接收其输出,及根据诸输出以产生数 位输出信号。使用单一级及二比较器可保存晶片真实 阶段。
申请公布号 TWI276306 申请公布日期 2007.03.11
申请号 TW091119568 申请日期 2002.08.28
申请人 飞思卡尔半导体公司 发明人 道格拉斯 格瑞提;派崔L. 帕克斯
分类号 H03M1/66(2006.01) 主分类号 H03M1/66(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种循环冗余标示数字(RSD)类比至数位转换器, 包含: 一输入终端,用于接收一类比输入信号;及 一单一RSD级,其连接于该输入终端,用于接收一类 比输入信号及一误差电压回授信号中之一选择之 一信号,及转换该选择之信号为一数位输出信号, 其中该RSD级也产生该误差电压回授信号,及送回该 误差电压回授信号到该单一RSD级之一输入, 其中该RSD级包含: 一第一比较器,连接于该第一开关,用于比较该类 比输入信号,及该误差电压回授信号中该选择之一 信号于一预定高电压,及提供一第一比较器输出信 号; 一第二比较器,连接于该第一开关,用于比较该类 比输入信号,及该误差电压回授信号中该选择之一 信号于一预定低电压,及提供一第二比较器输出信 号;及 一逻辑电路,连接于该第一及第二比较器,及接收 该第一及第二比较器输出信号,及根据该第一及第 二比较器输出信号产生该数位输出信号, 其中该逻辑电路根据该第一及第二比较器输出信 号,进一步产生高、中及低开关控制信号,及其中 该RSD级进一步包含: 一增益区块,连接于该第一开关,及接收该类比输 入信号及该误差电压回授信号中该选择之一信号, 及产生一增益区块输出信号;及 一加法器,连接于该增益区块,及该第一及第二比 较器,该加法器产生来自该增益区块输出信号,该 增益区块输出信号及一第一参考电压之一总和,及 该增益区块输出信号及一第二参考电压之一总和 中之一信号之该误差电压回授信号,其中使用该高 、中及低开关控制信号,决定具有该第一及第二参 考电压,及一零电压中之一电压之该增加之增益区 块输出信号。 2.如申请专利范围第1项之类比至数位转换器,进一 步包含一第一开关,连接于该输入终端及该RSD级之 间,用于输入该类比输入信号到该RSD级。 3.如申请专利范围第1项之类比至数位转换器,进一 步包含一回授开关,连接于该加法器,及该增益区 块,及该第一及第二比较器之间,其中在导通该回 授开关时,切断该第一开关,以使该误差电压回授 信号系输入到该第一及第二比较器,及该增益区块 ,及在导通该第一开关时,切断该回授开关,以使该 类比输入信号系输入到该增益区块,及该第一及第 二比较器。 4.如申请专利范围第3项之类比至数位转换器,进一 步包含: 一第二开关,连接于一第一参考电压源及该加法器 之间,用于选择性输入该第一参考电压到该加法器 ; 一第三开关,连接于一实质零电压及该加法器之间 ,用于选择性输入该零电压到该加法器;及 一第四开关,连接于一第二参考电压源及该加法器 之间,用于选择性输入该第二参考电压到该加法器 ,其中藉由该逻辑电路产生之高、中及低开关控制 信号分别控制该第二、第三及第四开关。 5.如申请专利范围第4项之类比至数位转换器,其中 该第一及第二比较器以该增益区块及该加法器之 二倍速度操作。 6.一种循环冗余标示数字(RSD)类比至数位转换器, 包含: 一输入终端,用于接收一类比输入信号; 一单一RSD级,其连接于该输入终端,用于接收一类 比输入信号及一误差电压回授信号中之一选择之 一信号,及转换该选择之信号为一数位输出信号, 其中该RSD级也产生该误差电压回授信号,及送回该 误差电压回授信号到该单一RSD级之一输入; 一第一开关,连接于该输入终端及该RSD级之间,用 于输入该类比输入信号到该RSD级;及 一回授开关,连接于该加法器,及该增益区块,及该 第一及第二比较器之间,其中在导通该回授开关时 ,切断该第一开关,以使该误差电压回授信号系输 入到该第一及第二比较器,及该增益区块,及在导 通该第一开关时,切断该回授开关,以使该类比输 入信号系输入到该增益区块,及该第一及第二比较 器, 其中该RSD级包含: 一第一比较器,连接于该第一开关,用于比较该类 比输入信号,及该误差电压回授信号中该选择之一 信号于一预定高电压,及提供一第一比较器输出信 号; 一第二比较器,连接于该第一开关,用于比较该类 比输入信号,及该误差电压回授信号中该选择之一 信号于一预定低电压,及提供一第二比较器输出信 号;及 一逻辑电路,连接于该第一及第二比较器,及接收 该第一及第二比较器输出信号,及根据该第一及第 二比较器输出信号产生该数位输出信号。 7.一种循环RSD类比至数位转换器,包含: 一输入终端,用于接收一类比输入信号; 一单一RSD级,其连接于该输入终端,用于接收一类 比输入信号及一误差电压回授信号中一经选择之 一信号,及转换该选择之信号为一数位输出信号, 其中该RSD级也产生该误差电压回授信号; 一第一开关,连接于该输入终端及该RSD级之间,用 于输入该类比输入信号到该RSD级;及 一第二开关,连接于该RSD级之一输出终端及该RSD级 之一输入终端之间,其中在导通该第一开关时,切 断该第二开关,以使该类比输入信号系输入到该RSD 级,及在切断该第一开关时,导通该第二开关,以使 该误差电压回授信号输入到该RSD级,及其中直接馈 送该误差电压回授信号回到该RSD级之一输入。 8.如申请专利范围第7项之类比至数位转换器,其中 该RSD级包含: 一第一比较器,连接于该第一开关,用于比较该类 比输入信号,及该误差电压回授信号中该选择之一 信号于一预定高电压,及提供一第一比较器输出信 号; 一第二比较器,连接于该第一开关,用于比较该类 比输入信号,及该误差电压回授信号中该选择之一 信号于一预定低电压,及提供一第二比较器输出信 号;及 一逻辑电路,连接于该第一及第二比较器,及接收 该第一及第二比较器输出信号,及根据该第一及第 二比较器输出信号产生该数位输出信号。 9.如申请专利范围第8项之类比至数位转换器,其中 该逻辑电路根据该第一及第二比较器输出信号,进 一步产生高、中及低开关控制信号,及其中该RSD级 进一步包含: 一增益区块,连接于该第一开关,及接收该类比输 入信号及该误差电压回授信号中该选择之一信号, 及产生一增益区块输出信号;及 一加法器,连接于该增益区块,及该第一及第二比 较器,该加法器产生来自该增益区块输出信号,该 增益区块输出信号及一第一参考电压之一总和,及 该增益区块输出信号及一第二参考电压之一总和 中之至少一信号之该误差电压回授信号,其中使用 该高及低开关控制信号,决定具有该第一及第二参 考电压中之一电压之该增加之增益区块输出信号 。 10.如申请专利范围第9项之类比至数位转换器,其 中该第一及第二比较器以该增益区块及该加法器 之二倍速度操作。 11.一种循环RSD类比至数位转换器,包含: 一输入终端,用于接收一类比输入信号; 一第一开关,连接于该输入终端及一第一节点之间 ,用于选择性施加该类比输入信号到该第一节点; 一第二开关,连接于该第一节点及一第二节点之间 ,用于选择性施加一误差电压回授信号到该第一节 点; 一第一比较器,连接于该第一节点,用于比较该类 比输入信号及该误差电压回授信号中之一经选择 之一信号于一预定高电压,及产生一第一比较器输 出信号; 一第二比较器,连接于该第一节点,用于比较该类 比输入信号及该误差电压回授信号中该选择之一 信号于一预定低电压,及产生一第二比较器输出信 号; 一运算放大器,其具有一输入终端耦合于该第一节 点,用于接收该类比输入信号及该误差电压回授信 号中该选择之一信号,及一输入终端耦合于该第二 节点,其中该运算放大器产生该误差电压回授信号 ,及施加其到该第二节点;及 一逻辑电路,连接于该第一及第二比较器,及接收 该第一及第二比较器输出信号,及根据该第一及第 二比较器输出信号产生该数位输出信号。 12.如申请专利范围第11项之循环RSD类比至数位转 换器,其中在导通该第一开关时,切断该第二开关, 以使该类比输入信号系施加于该第一节点,及在切 断该第一开关时,导通该第二开关,以使该误差电 压回授信号系输入到该第一节点。 13.如申请专利范围第11项之循环RSD类比至数位转 换器,其中该逻辑电路根据该第一及第二比较器输 出信号,进一步产生高、中及低开关控制。 14.如申请专利范围第13项之循环RSD类比至数位转 换器,其进一步包含: 一第一电容器,藉由一第三开关连接于该第二节点 ,及藉由一第四开关连接于该运算放大器输入终端 ; 一第二电容器,藉由该第四开关连接于该运算放大 器输入终端,及藉由一第五开关连接于该第一节点 ; 一第六开关,连接于一第一参考电压源,及配置于 该第二电容器及该第五开关之间之一第三节点之 间; 一第七开关,连接于一第二参考电压源,及该第三 节点之间;及 一第八开关,连接于一第三参考电压源,及该第三 节点之间。 15.如申请专利范围第14项之循环RSD类比至数位转 换器,进一步包含: 一第三电容器,藉由一第九开关连接于该第二节点 ,及藉由一第十开关连接于该运算放大器输入终端 ,其中定义一第四节点系在该第九开关,及该第三 电容器之间之一点; 一第四电容器,藉由该第十一开关连接于该第二节 点,及藉由一第十开关连接于该运算放大器输入终 端; 一第十二开关,连接于该第二节点及该第四节点之 间;及 一第十三开关,连接于该第一节点及一第五节点之 间,该第五节点配置于在该第三开关及该第一电容 器之间之一点。 16.如申请专利范围第15项之循环RSD类比至数位转 换器,进一步包含: 一第十四开关,连接于该第一参考电压源,及配置 于该第十一开关及该第四电容器之间之一第六节 点之间;及 一第十五开关,连接于该第二参考电压源及该第五 节点之间;及 一第十六开关,连接于该第三参考电压源及该第五 节点之间。 17.如申请专利范围第16项之类比至数位转换器,其 中该第一及第二比较器以该运算放大器之二倍速 度操作。 18.一种利用一单一级RSD类比至数位转换器转换一 类比信号为一数位信号之方法,该方法包含以下步 骤: 在该第一循环中,在一输入终端接收该类比信号; 利用一第一比较器比较该类比信号及一误差电压 信号中经选择之一信号于一预定高电压,以产生一 第一比较信号; 利用一第二比较器比较该类比信号及一误差电压 信号中经选择之一信号于一预定低电压,以产生一 第二比较信号; 根据该第一及第二比较信号,产生该数位信号之一 预定部分; 利用一运算放大器放大该类比输入信号,以产生一 放大信号;及 将该放大信号加到一预定高参考电压、一预定低 参考电压及一零电压中之一电压,根据该第一及第 二比较信号,以产生该误差电压信号,其中该第一 及第二比较器以该运算放大器之二倍速度操作。 19.如申请专利范围第18项之方法,其中在一预定数 量之循环中执行该类比至数位转换,及该预定数量 循环之一第一循环处理该类比信号,及该预定数量 循环之后续一些循环处理该误差电压信号。 图式简单说明: 图1系说明一先前技艺二级RSD类比至数位转换器之 一方块图; 图2系根据本发明之一单一级RSD A/D转换器之一方 块图; 图3系图2之A/D转换器之类比部分之一实施例之一 方块图; 图4系图3之类比部分之一电路图;及 图5系在图4中所示之类比部分之控制信号之时脉 图。
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