具正偏压差动参考输入之类比至数位转换器

摘要

一种具有正偏压差动参考输入之类比/数位转换器(Analog-to-Digital Converter)，此类比/数位转换器包括有数个比较器(Comparator)，每个比较器具有一个输出端、耦合连接至差动类比资料输入(Differential Analog Data Input)的两个类比资料输入端和耦合连接至具有数个串联电阻的电阻梯阶(Resistor Ladder)之两个参考电压输入端，其中特别是每个比较器的两个差动参考电压输入端皆被施以正偏压，意即正参考电压输入端耦合至电阻梯阶的位置之电位，比负参考电压输入端耦合至电阻梯阶的位置之电位相对为高，而每个比较器的输出耦合连接至编码器(Encoder)，以对每个比较器的输出进行编码成数位信号。透过对比较器的差动参考电压输入端施以正偏压，使得类比/数位转换器的差动增益(Differential Gain)、动态电压输出范围(Dynamic Voltage Range)和电压的对称性等特性得以大幅改善。

主权项

1.一种类比/数位转换器,系至少包括:一电阻梯阶,系至少包括串联连接的复数个电阻器;一差动类比资料输入端,系至少包括一第一类比资料端子、以及一第二类比资料端子;复数个比较器,该等比较器系分别至少包括一第一比较器、以及一第二比较器,该第一比较器与该第二比较器分别包括:一第一类比资料输入端;一第二类比资料输入端;二参考电压输入端;以及一输出端,该第二比较器包括一反相输出端,该各第一比较器之该第一类比资料输入端连接至该第一类比资料端子,该第二比较器中分别对应之该第一类比资料输入端则连接至该第二类比资料端子,该二参考电压输入端包括一正参考电压输入端、以及一负参考电压输入端,该二参考电压输入端连接至该电阻梯阶,且该正参考电压输入端连接至该电阻梯阶上之电位较该负参考电压输入端的电位高的位置;以及一编码器,系与该等复数个比较器的该等输出端连接,将该等输出信号变换成数位信号。2.一种类比/数位转换器,系至少包括:一电阻梯阶,系至少包括串联连接的复数个电阻器;一差动类比资料输入端;复数个比较器,该等比较器中分别包括:一输出端;二类比资料输入端,系连接至该差动类比资料输入端;一前置放大器;以及二参考电压输入端,该二参考电压输入端包括一正参考电压输入端、以及一负参考电压输入端,该二参考电压输入端分别连接至该电阻梯阶,该正参考电压输入端连接至该电阻梯阶上之电位较该负参考电压输入端的电位高的位置;该前置放大器包括一第一互补电晶体组、一第二互补电晶体组、以及一第三互补电晶体组,该第一互补电晶体组与该第二互补电晶体组系互相并联连接,该第三互补电晶体组系于该等参考电压输入端之间,与该第一互补电晶体组及该第二互补电晶体组串联,该第一互补电晶体组与该第二互补电晶体组中之该等电晶体分别连接至一差动输出接点,该差动输出接点系透过各别的偏压元件连接至一共同接点,该第三互补电晶体组中之各电晶体的各闸极则连接至该共同接点;以及一编码器,系与该等复数个比较器的该等输出端连接,将该等输出信号变换成数位信号。3.一种资料处理系统,至少包括:一数位元件;一类比元件;以及一类比/数位转换器,系位于该数位元件与该类比元件之间,用以简化二者之间的通信,该类比/数位转换器至少包括:一电阻梯阶,系至少包括复数个电阻器;一差动类比资料输入端;以及复数个比较器,该等比较器中分别包括:一输出端;二类比资料输入端,系连接至该差动类比资料输入端;一前置放大器;以及二参考电压输入端,该二参考电压输入端包括一正参考电压输入端、以及一负参考电压输入端,该二参考电压输入端分别连接至该电阻梯阶,该正参考电压输入端连接至该电阻梯阶上之电位较该负参考电压输入端的电位高的位置;该前置放大器包括一第一互补电晶体组、一第二互补电晶体组、以及一第三互补电晶体组,该第一互补电晶体组与该第二互补电晶体组系互相并联连接,该第三互补电晶体组系于该等参考电压输入端之间,与该第一互补电晶体组及该第二互补电晶体组串联,该第一互补电晶体组与该第二互补电晶体组中之该等电晶体分别连接至一差动输出接点,该差动输出接点系透过各别的偏压元件连接至一共同接点,该第三互补电晶体组中之各电晶体的各闸极则连接至该共同接点;以及一编码器,系与该等复数个比较器的该等输出端连接,将该等输出信号变换成数位信号。4.一种转换方法,系用以在一类比/数位转换器中将一类比信号转换为一数位信号,该类比/数位转换器包括一编码器、以及复数个比较器,该等复数个比较器系分别至少包括一第一比较器;以及一第二比较器,该第一比较器与该第二比较器分别包括一第一类比资料输入端;以及一第二类比资料输入端,该等复数个比较器更分别包含二类比资料输入端、一正参考电压输入端以及一负参考电压输入端,该二类比资料输入端包括一第一类比资料端子、以及一第二类比资料端子,该转换方法至少包括下述步骤:各该等复数个比较器中,该二类比资料输入端接收一差动类比资料信号;该负参考电压输入端分别接收一第一参考电压,该正参考电压输入端分别接收准位较高之一第二参考电压;比较该差动类比资料信号以及该第一参考电压与该第二参考电压之间的正的差动电压;输出该比较结果作为该比较器之一输出;将该比较器之该输出缟码成一数位信号;连接该第一比较器之该第一类比资料输入端至该第一类比资料端子,并连接与该第二比较器相对应之第一类比资料输入端至该第二类比资料端子;以及将各成对之该第二比较器的一输出反相。5.一种资料处理系统,至少包括:一数位元件;一类比元件;以及一类比/数位转换器,位于该数位元件和该类比元件之间,用以简化二者之间的通信,该类比/数位转换器至少包括:一电阻梯阶,系至少包括复数个电阻器;一差动类比资料输入端;以及复数个比较器,该等比较器系分别至少包括一第一比较器,以及一第二比较器,该第一比较器与该第二比较器分别包括:一第一类比资料输入端;一第二类比资料输入端;二参考电压输入端;以及一输出端,该第二比较器包括一反相输出端,该第一比较器之各该第一类比资料输入端连接至该第一类比资料端子,该第二比较器中分别对应之该第一类比资料输入端则连接至该第二类比资料端子,该二参考电压输入端包括一正参考电压输入端、以及一负参考电压输入端,该二参考电压输入端连接至该电阻梯阶,且该正参考电压输入端连接至该电阻梯阶上之电位较该负参考电压输入端的电位高的位置;以及一编码器,系与该等复数个比较器的该等输出端连接,将该等输出信号变换成数位信号。图式简单说明:第1图为习知类比/数位转换器之高阶电路示意图;第2图为本发明之一较佳实施例的类比/数位转换器之高阶电路示意图;第3A图为根据本发明之较佳实施例中的差动比较器之更详细的电路示意图;第3B图为表示出第3A图之差动比较器于操作时的三个时序之间的对应相位之时序示意图;第4A图为根据第3A图的本发明之较佳实施例中差动比较器的前置放大器之电路示意图;第4B图为根据第4A图具有正偏压参考电压的前置放大器电路之差动增益特性示意图;第4C图为习知具有正偏压参考电压输入和负偏压参考电压输入的前置放大器电路之差动增益特性示意图;以及第5图为本发明之类比/数位转换器实施于资料处理系统中之实施例示意图。