双斜率类比数位转换器之电路暨方法

摘要

一种双斜率类比数位转换器之电路，可提供多通道转换，系利用一偏位消除逻辑单元及一磁滞逻辑单元，省略充电重设周期(charge reset period)及自动零位周期(auto zero period)，可减少周期长度；暨省略偏位消除(offset cancel)电容器，使晶片面积大幅节省。该电路又安插虚位周期(dummy cycle)于量测周期(measurement cycle)之间，以避免通道之间之耦合错误(coupling error)。该电路亦利用一Schmitt比较器之磁滞作用过滤残余电压之微量偏位。另外，此电路在连续量测周期之前执行一初始周期及一偏位消除周期，以使该转换器之输出保持固定之残余电压准位。本发明亦提供一多通道双斜率类比数位转换器之控制方法。

主权项

1.一双斜率类比数位转换器,包括:一输入电路;一积分器;一比较器;一偏位消除逻辑;一磁滞逻辑;一控制逻辑;以及一资料计数器;其中该输入电路提供多数个输入电压及多数个参考电压给该积分器,该控制逻辑在初始时决定一第一参考电压输入该输入电路,通过该积分器以该第一参考电压积分,再经过一第二参考电压放电以决定该积分器之一残余电压,在一偏位消除周期时使该第一参考电压以该偏位消除逻辑找出一偏位値,使得该资料计数器启动量测时,可与转换之输入値之比较,再由该磁滞逻辑决定最终输出値。2.如申请专利范围第1项所述之双斜率类比数位转换器,其中该输入电路包括多数个输入选择开关以选择该些输入电压及该些参考电压、一第一运算放大器以电压耦随方式连接以提供低输出阻抗电压于该积分器、以及一输出电流开关用以选择输出。3.如申请专利范围第1项所述之双斜率类比数位转换器,其中该积分器包括:一第二运算放大器,其中之一正输入端电性耦接至一类比地源准位;一电阻器,耦接至该第二运算放大器形成一负输入端;以及一电容器,跨接成该第二运算放大器之负回授回路。4.如申请专利范围第3项所述之双斜率类比数位转换器,其中该比较器包括一第三运算放大器,该第三运算放大器之负输入端电性耦接至该二运算放大器,正输入端电性耦接至该类比地源准位,输出端电性耦接至该控制逻辑。5.如申请专利范围第4项所述之双斜率类比数位转换器,其中该比较器包括一磁滞运算放大器。6.如申请专利范围第1项所述之双斜率类比数位转换器,其中该偏位消除逻辑包括:一常数暂存器;一偏位暂存器,耦接至该常数暂存器;以及一第一减法器,用以运算该资料计数器及该偏位暂存器提供之値,并存回该偏位暂存器中。7.如申请专利范围第1项所述之双斜率类比数位转换器,其中该磁滞逻辑包括:至少一第一资料暂存器,用以储存该第1参考电压之数位値;以及一第二减法器,用以运算该第一减法器及该第一资料暂存器提供之数値,并存回该第一资料暂存器中。8.如申请专利范围第1项所述之双斜率类比数位转换器,其中该磁滞逻辑包括:一第一资料暂存器,用以储存该第一参考电压之数位値;一第二资料暂存器,用以储存该第二参考电压之数位値;以及一第二减法器,用以运算该第一减法器及该第一资料暂存器与该第二资料暂存器提供数位値其中之一,并存回该第一资料暂存器与该第二资料暂存器其中之一。9.如申请专利范围第1项所述之双斜率类比数位转换器,其中该控制逻辑控制该输入放大器之输入讯号为该第一参考电压、该第二参考电压、及至少一第一输入电压其中之一,且至少控制该输入放大器之讯号与该积分器之间之一开关,该控制逻辑至少包括:一第一反相器,用以反相运算该比较器之输出讯号;以及一第二反相器,用以反相该第一反相器之输出讯号,且跨接于该开关之两侧。10.一双斜率类比数位转换方法,包括执行复数个周期,其中每一该些周期包括一积分期、及一放电期,该双斜率类比数位转换方法至少包括:执行一初始周期;执行一偏位消除周期;执行一第一量测周期,用以提供一第一通道,以转换换一第一输入电压,其中依序执行该初始周期、该偏位消除周期、以及该第一量测周期;在该初始周期之该积分期时提供一第一参考电压,该初始周期之该放电期时提供一第二参考电压,以产生一残余电压;在该偏位消除周期时转换该第一参考电压为一数位形式第一参考电压,且储存于一常数暂存器中;将该数位形式第一参考电压与储存于一常数暂存器之该第一参考电压之数位値以一第一减法器计算得一差値且储存该差値于一偏位暂存器中;在该第一量测周期时提供该第一输入电压,经该积分期转换后储存于该资料计数器中,且减去储存于该偏位暂存器之値而得一新第一通道値;以及比较该新第一通道値与储存于一第一资料暂存器之该第一通道値,若两者之差値大于一第一最小値,则以该新第一通道値取代储存于该第一资料暂存器中,且该第一通道之输出资料亦更新。11.如申请专利范围第10项所述之双斜率类比数位转换方法,其中该第一输入电压、该第一参考电压之位准均高于一类比地源准位,且该第二参考电压之位准低于该类比地源准位。12.如申请专利范围第11项所述之双斜率类比数位转换方法,其中该第一量测周期前均安插一虚设周期,该虚设周期包括于该积分周期时输入该第一参考电压,且于该放电周期时输入该第二参考电压。13.一种双斜率类比数位转换方法,包括执行复数个周期,其中每一该些周期包括一积分期、及一放电期,该双斜率类比数位转换方法至少包括:执行一初始周期;执行一偏位消除周期;执行一第一量测周期,用以提供一第一通道,以转换一第一输入电压;在该初始周期之该积分期时提供一第一参考电压,该初始周期之该放电期时提供一第二参考电压,以产生一残余电压;在该偏位消除周期时,该第一参考电压受转换为一数位形式第一参考电压,且储存于一常数暂存器中;将该数位形式第一参考电压与储存于该常数暂存器之该第一参考电压之数位値以一第一减法器计算得一差値且储存该差値于一偏位暂存器中;在该第一量测周期时提供该第一输入电压,经该积分期转换后储存于该资料计数器中,且减去储存于该偏位暂存器之値而得一新第一通道値;该新第一通道値与储存于一第一资料暂存器之该第一通道値比较,若两者之差値大于一第一最小値,则以该新第一通道値取代储存于该第一资料暂存器中,且该第一通道之输出资料亦更新;在该第二量测周期时提供该第二输入电压,经该积分期转换后储存于该资料计数器中,且减去储存于该偏位暂存器之値而得一新第二通道値;以及该新第二通道値与储存于一第二资料暂存器之该第二通道値比较,若两者之差値大于一第一最小値,则以该新第二通道値取代储存于该第二资料暂存器中,且该第二通道之输出资料亦更新。14.如申请专利范围第13项所述之双斜率类比数位转换方法,其中该第一输入电压、该第二输入电压、该第一参考电压之位准均高于一类比地源准位,且该第二参考电压之位准低于该类比地源准位。15.如申请专利范围第14项所述之双斜率类比数位转换方法,其中该第一量测周期及该第二量测周期之前均安插一虚设周期,该虚设周期包括于该积分周期时输入该第一参考电压,且于该放电周期时输入该第二参考电压。图式简单说明:第1图是习知中双斜率类比数位转换器之偏位消除电路示意图。第2图是依照本发明中一较佳实例利用偏位消除法及磁滞输入之双通道双斜率类比数位转换器电路示意图。第3图是依照本发明中一较佳实例利用偏位消除法及磁滞输入之多通道双斜率类比数位转换器电路中放大器109之输出波形图。第4图是依照本发明中一较佳实例利用偏位消除法及磁滞输入之多通道双斜率类比数位转换器电路中之多输入波形图。第5图是依照本发明中一较佳实例利用偏位消除法及磁滞输入之多通道双斜率类比数位转换器电路中插入虚设周期之波形图。第6图是依照本发明中一较佳实例利用偏位消除法及磁滞输入之单通道双斜率类比数位转换器电路中插入虚设周期之单输入波形图。第7图是依照本发明中一较佳实例利用偏位消除法及磁滞输入之双斜率类比数位转换器电路中利用一般比较器之控制电路示意图。第8图是依照本发明中一较佳实例利用偏位消除法及磁滞输入之双斜率类比数位转换器电路中利用一般比较器之波形图。第9图是依照本发明中一较佳实例利用偏位消除法及磁滞输入之双斜率类比数位转换器电路中利用Schmitt比较器之控制电路示意图。第10图是依照本发明中一较佳实例利用偏位消除法及磁滞输入之双斜率类比数位转换器电路中利用Schmitt比较器波形图。第11图是习知技术中双斜率类比数位转换器之偏位消除电路之输出波形图。