CN110324042B - 模拟数字转换器与方法 - Google Patents

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Abstract

一种模拟数字转换器与方法。模拟数字转换器包含有第一级次模拟数字转换器的第一级模拟数字转换器用以输出对应至模拟输入电压的第一数字值。电流导向级数字模拟转换器用以各别转换模拟输入电压与第一数字值至第一电流信号与第二电流信号，决定代表第一与第二电流信号之间的差的剩余电流信号，以及转换剩余电流信号成模拟剩余电压信号。第二级模拟数字转换器耦接至第一级次模拟数字转换器以接收模拟剩余电压信号，以及转换模拟剩余电压信号至第二数字值。对准与数字误差校正级用以结合第一与第二数字值成数字输出电压。

Description

模拟数字转换器与方法
技术领域
本揭示内容是关于一种模拟数字转换器与方法，特别是关于一种电流导向级的模拟数字转换器与模拟数字转换方法。
背景技术
在各种应用中，模拟数字转换器(analog-to-digital converter:ADC或A/D)用来将取样的模拟信号转换成数字信号。模拟数字转换器有许多种结构，像是管线化型(pipeline)、快闪型(flash)、Sigma-Delta型、逐次逼近型(successive approximationregister:SAR)等。管线化型或子区间式(sub-ranging)的模拟数字转换器使用两个或以上个子区间。模拟输入信号粗略转换至粗略的数字信号被执行后，粗略的数字信号被数字模拟转换器(digital-to-analog converter:DAC)转换回模拟信号。用模拟比较器比较粗略的模拟值与输入电压，其差异或剩余部分被转换成较精细的数字表值与综合的结果。
发明内容
本揭示内容的实施方式是关于一种模拟数字转换器，其包含输入端，第一级增益级数字模拟转换器，第二级模拟数字转换器，对准与数字误差校正级与输出端。输入端用以接收模拟输入电压。第一级增益级数字模拟转换器包含第一级次模拟数字转换器与电流导向级数字模拟转换器。第一级次模拟数字转换器耦接至输入端并用以输出第一数字值，其中第一数字值对应至模拟输入电压。电流导向级数字模拟转换器连接至输入端以及第一级次模拟数字转换器的输出端，其中电流导向级数字模拟转换器用以各别转换模拟输入电压与第一数字值至第一电流信号与第二电流信号，决定代表第一电流信号与第二电流信号之间的差的剩余电流信号于一电流域中，以及转换剩余电流信号成模拟剩余电压信号。第二级模拟数字转换器耦接至第一级次模拟数字转换器以接收模拟剩余电压信号，以及转换模拟剩余电压信号至第二数字值。对准与数字误差校正级用以结合第一数字值与第二数字值成数字输出电压。输出端耦接至对准与数字误差校正级，其中输出端用以输出数字输出电压。
本揭示内容的实施方式是关于一模拟数字转换方法，其包含接收模拟输入电压信号，转换模拟输入电压信号至第一数字信号，转换模拟输入电压信号至第一电流信号，转换第一数字信号至第二电流信号，结合第一电流信号与第二电流信号至剩余电流信号，转换剩余电流信号至模拟剩余电压信号，转换模拟剩余电压信号至第二数字信号，以及结合第一数字信号与第二数字信号成代表模拟输入电压信号的数字输出信号。
本揭示内容的实施方式是关于一种模拟数字转换器，其包含输入端，次模拟数字转换器，转导放大器，数字模拟转换器，剩余放大器，剩余模拟数字转换器与对准与数字误差校正级。输入端用以接收模拟输入电压信号。次模拟数字转换器用以取样接收的模拟输入电压信号以及输出代表模拟输入电压信号的第一数字信号。转导放大器用以取样接收的模拟输入电压信号以及输出第一电流信号。数字模拟转换器用以接收第一数字信号以及输出代表第一数字信号的第二电流信号。剩余放大器用以接收第一电流信号与第二电流信号，以及用以基于第一电流信号与第二电流信号输出模拟剩余电压信号。剩余模拟数字转换器用以接收模拟剩余电压信号以及输出代表模拟剩余电压信号的第二数字信号。对准与数字误差校正级用以结合第一数字信号与第二数字信号。
附图说明
搭配下列附图阅读说明书可以最佳方式理解本揭示文件。应当注意，根据标准做法，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意增大或减小。
图1A绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器系统的方块示意图；
图1B绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器的电路图；
图2绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器的相图；
图3绘示，根据本揭示文件的一些实施例，电流导向模拟数字转换器与模拟数字转换器的转导级的电路图；
图4A～4B绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器的剩余放大器的电路图；
图5绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器的逐次逼近级的电路图；
图6绘示，根据本揭示文件的一些实施例，逐次逼近时脉信号的相图；
图7绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换方法的流程图。
具体实施方式
以下的揭露文件提供提供了用于实现所提供的主题的不同特征的许多不同实施例或示例。于下形容的特定元件与配置的例子是为了简化本揭示文件。当然，这些仅仅是示例而意图不是限制性的。例如，在下面的说明中，在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括以直接接触的方式形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括可以在第一特征和第二特征之间形成附加特征以使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本揭示文件在各个示例中可能重复参考标号及/或字母。这种重复是为了简单性和清楚性的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例及/或配置之间的关系。
再者，形容相对空间上的词语，例如“之下、较低、之上、较高”以及相似的词为了叙述的简易以描述一元件或特征的关系，或描述于附图中的其他元件或特征的关系可能被用于此。相对空间上的词语意欲包含使用或操作中的装置的不同方位以及附图中描绘的方位取向。该装置可能被以其他方位设置(像是旋转90度或其他方位)，以及于此使用的相对空间上的词语可能被相应的使用。
模拟数字转换器将模拟电压信号转换成数字信号。例如，管线化或子区间型的模拟数字转换器使用二或以上个子区间。模拟输入信号粗略转换至粗略的数字信号被执行后，粗略的数字信号被数字模拟转换器转换回模拟信号。用模拟比较器比较粗略的模拟值与输入电压，其差异或剩余部分被转换成较精细的数字表值与综合的结果。
逐次逼近型模拟数字转换器使用比较器以逐次缩窄输入电压包含的范围。在每个逐次的阶段，比较器比较输入电压与模拟数字转换器的输出，该输出可能代表所选电压范围的中间值。在每个逐次的阶段，逼近值被储存在逐次逼近暂存器。这些逐次的步骤将被连续执行直到达到预设的解析度。在一些模拟数字转换方法中，这比较难去取得足够高的信号杂讯比以及在低电压次微米制程中足够的转换频宽。
一些管线化模拟数字转换方法使用开关电容增益级数字模拟转换器(multiplying DAC:MDAC)，其会趋于被限制在转换频宽。当管线化模拟数字转换器可提供高解析度与高转换频宽，他们亦因为使用多个开关电容增益级数字模拟转换器而倾向高耗能。相似的，当逐次逼近型模拟数字转换器提供一个相对低功率的结构时，他们亦使用传统的开关电容增益级数字模拟转换器。这类的模拟数字转换方法可能无法在次微米制程技术中被缩小而当达到良好的功率。
本揭露文件包含电流导向的第一级和串接逐次逼近的第二级的多级的管线化模拟数字转换器的例子。如后讨论的细节，揭露的例子同时使用电流域与电压域的信号处理以得到高取样率和低功耗。在一些揭露的例子中，为了达到这些而使用低电流导向数字模拟转换器的方式，其综合使用了电流导向数字模拟转换器与转导放大器单元。达到高转换率是因为电流导向数字模拟转换器比开关电容方法更快，用回馈电阻去取代传统开关电容增益级数数字模拟转换器中的开关电容网路以转换剩余电流信号至电压信号。
图1A绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器系统100的例子。一般来说，模拟数字转换器系统100包含第一级增益级数字模拟转换器10其耦接至接收模拟输入信号VIP/VIM的输入端102。第一级增益级数字模拟转换器10包含第一级次模拟数字转换器30，第一级次模拟数字转换器30用以输出第一数字值，第一数字值对应至模拟输入电压。在一些例子中，由第一级增益级数字模拟转换器10输出的第一数字值为模拟数字转换器的数字输出信号的最大有效位(most significant bit:MSB)。第一级增益级数字模拟转换器10更包含电流导向级数字模拟转换器40，电流导向级数字模拟转换器40连接至输入端102并且接收第一级次模拟数字转换器30的输出。电流导向级数字模拟转换器40分别转换模拟输入电压与第一数字值至第一与第二电流信号，决定在电流域中代表第一电流信号与第二电信号间的差异的剩余电流信号，以及转换剩余电流信号至模拟剩余电压输出信号Vres。
第二级模拟数字转换器20耦接至第一级增益级数字模拟转换器10以接收模拟剩余电压信号Vres，并且转换模拟剩余电压信号Vres至第二数字值，在示例中其为数字模拟输出信号的最小有效位(least significant bit:LSB)。一个对准与数字误差校正级50用以结合第一与第二数字值MSB、LSB并且输出数字值Dout，数字值Dout代表在输出端104的模拟输入信号。
图1B绘示示于图1A中的模拟数字转换器系统100更多方面的示意图。在图1B中，当第二级模拟数字转换器20包含串接逐次逼近型模拟数字转换器135，第一级增益级数字模拟转换器10的第一级次模拟数字转换器30包含快闪型次模拟数字转换器125。
输入端102用以接收模拟输入信号VIP与VIM的差，模拟输入信号VIP与VIM是由开关电容网路185取样而得。如后的讨论，各种不同的控制信号(170、175、180)是用来被提供去控制多个开关101的操作，还有快闪型次模拟数字转换器125与电流导向数字模拟转换器(IDAC)130的操作。
绘示的第一级次模拟数字转换器30包含快闪型次模拟数字转换器125，快闪型次模拟数字转换器125用以产生数字输出信号Vout的第一数字值MSB。快闪型次模拟数字转换器125接收模拟输入信号VIP与VIM的差并且在输出端转换这个模拟信号至第一数字值，输出端连接至对准与数字误差校正级50与电流导向级数字模拟转换器40。电流导向级数字模拟转换器40包含转导放大器(Gm)115，转导放大器115用以实施取样的输入信号的电压电流转换。在绘示的例子中，转导放大器115不接收电流回馈信号，因此操作为开回路。电流导向级数字模拟转换器40的例子亦有电流导向数字模拟转换器130用以接收与转换从快闪型次模拟数字转换器125接收的第一数字值，将第一数字值转换回成电流域中的模拟表值。转导放大器115与电流导向数字模拟转换器130输出电流被结合以产生剩余电流其代表第一数字值与输入电压的差，剩余电流接着被转换至电压剩余信号Vres并输出至第二级模拟数字转换器20。如后的讨论，在一些例子中，转导放大器115与电流导向数字模拟转换器130的操作被整合到一个一般电路，因此简化了实际电路的设置。另外，剩余放大器的增益频宽需求可能显著地减少，因为增益频宽与剩余放大器回馈因子互为反相关，以及该揭露的放大器有接近于一的回馈因子。相较于传统的开关电容增益级数字模拟转换器方法，这样减少了电路的功耗。
剩余放大器120用以从转导放大器115与电流导向数字模拟转换器130接收剩余电流Ires,p/Ires,m，并且基于回馈电阻190转换剩余电流Ires,p/Ires.m至剩余电压信号Vres。剩余电压信号Vres代表模拟输入电压与由快闪型次模拟数字转换器125输出的模拟输入电压信号的第一数字表值的差。如此后讨论，剩余放大器可包含两个级，第一级采用宽频自偏压放大器，第二级有共模回馈电路。剩余电压接着被传送到模拟数字转换器系统100的第二级模拟数字转换器20。采用电流模处理剩余部分而不是用开关电容装置减少了电容负载在剩余电压放大器的影响以增进效能。
在绘示的例子中，第二级模拟数字转换器20耦接至接收由电流导向级数字模拟转换器40输出的剩余电压。此外，第二级模拟数字转换器20用以转换剩余电压至第二数字值，第二数字值代表数字输出信号的最小有效位。最大有效位与最小有效位被接收与结合进对准与数字误差校正级50，对准与数字误差校正级50在输出端104输出模拟输入电压的数字代表Dout。在绘示的例子中，第一级模拟数字转换器10提供四个位元最大有效位，以及第二级模拟数字转换器20提供九个位元最小有效位至对准与数字误差校正级50，对准与数字误差校正级50提供12位元数字输出信号(其中一个位元为多余的，其用来完成数字误差校正功能)。
在第一级增益级数字模拟转换器10使用电流导向代替开关电容减少了特定精确度的放大器的增益频宽(gain-bandwidth:GBW)需求。参考下面的方程式1与方程式2，一般来说，增益频宽被要求至大于或等于两倍的取样频率(sampling frequency:FS)乘上两倍的位元数的自然对数，位元数是由第一级增益级数字模拟转换器10转换后得到，或全部的回馈因子(β)的后向位元(backend bits:NBACKEND)(见方程式1)。在方程式1与方程式2中，β被定义为RGM(or RDAC)除以RGM(or RDAC)加RF，见方程式2。在电流导向数字模拟转换器中回馈因子β接近于一，因为回馈电阻RF(即电阻190)相对于转导放大器115与电流导向数字模拟转换器130的阻值小。开关电容增益级数字模拟转换器有一个回馈因子β远小于一，对应于电流导向方式，其指出需要一个较大的增益频宽来达到相同设定的精确度。
因此，揭露的剩余放大器的增益频宽需求显著的减少，因为增益频宽与回馈因子β成反比，以及示例的剩余放大器的设置有接近一的回馈因子。例如，12位元/500MSPS(million samples per second)模拟数字转换器的增益频宽需求使用电流导向可少于10GHz，当相同规格的模拟数字转换器使用开关电容而不是用电流导向时，该模拟数字转换器的增益频宽需求可大于100GHz。
图2绘示给开关101、转导放大器115、快闪型次模拟数字转换器125、电流导向数字模拟转换器130、剩余放大器120与逐次逼近型模拟数字转换器135的控制信号170、175的例子。当第一相位控制信号170在时点230升到高位时，开关101开启，造成取样开关电容网路185基于模拟输入信号VIP、VIM充电。当第一相位控制信号170在时点232降到低位时，开关101变开路，并且转导放大器115与快闪型次模拟数字转换器125取样模拟输入信号VIP、VIM。快闪型次模拟数字转换器125与电流导向数字模拟转换器130完成各自的转换且基于第二相位控制信号175在时点220升到高位锁住输出。此外，当第一相位控制信号170在高位时，当输入信号VIP、VIM被取样时，从转导放大器115与电流导向数字模拟转换器130来的剩余电流信号不会被输出至剩余放大器120，使剩余放大器120被重设。
图3绘示模拟数字转换系统100的电流导向数字模拟转换器130与转导放大器115的电路300。在一些例子中，电流导向数字模拟转换器130由复数个电流导向数字模拟转换器单元130a组成，以及转导放大器115可包含复数个转导放大器单元115a。
每个电流导向数字模拟转换器单元130a包含晶体管340与晶体管342。晶体管340由偏压电压Vb1控制，以及晶体管340连接于电压端点VDD与晶体管342之间，晶体管342于闸极端点接收偏压电压Vb2。晶体管340与晶体管342用以提供代表最小有效位的电流源ILSB1基于最大有效位数字输出信号至晶体管344与晶体管346。控制信号D与控制信号DZ在个别的闸极端点被接收以控制晶体管344与晶体管346输出代表模拟剩余电压信号的剩余电流信号Ires,p、Ires,m的操作。控制信号D与控制信号DZ由第一级快闪型次模拟数字转换器125输出来提供。
转导放大器单元115a将模拟输入电压信号VIP、VIM从电压域转换至电流域中的电压表值。转导放大器单元115a包含电流源355与电阻RS(即电阻360)。晶体管348、350连接至电流源355，以及模拟输入电压信号VIP与VIM耦接至晶体管348、350各别的闸极端点。转导放大器单元115a因此提供代表取样模拟输入电压信号VIP与VIM的电流信号Igm,p/Igm,m。如前所述，电流导向数字模拟转换器单元130a输出代表模拟输入信号的电流信号Idac,p/Idac,m。电流导向数字模拟转换器单元130a与转导放大器单元115a输出剩余电流信号Ires,p/Ires,m，其代表由转导放大器单元115a输出的电流信号Igm,p/Igm,m与由电流导向数字模拟转换器单元130a输出的电流信号Idac,p/Idac,m之间的差。剩余电流信号Ires,p/Ires,m由剩余放大器120接收，剩余放大器120输出剩余电压信号，剩余电压信号代表取样输入信号与由快闪型次模拟数字转换器125输出的第一数字信号之间的差。
因此，转导放大器115与电流导向数字模拟转换器130的操作可以整合进一个一般电路如图3所示。更确切的说，在一些揭露的例子中，即将进来的电压信号被转换至电流，电压电流转换器(转导放大器单元115a)可被使用以执行电压域与电流域之间的转换。转导放大器单元115a可以取得由下面显示的方程式3得到的电流。
如方程式3，结合的电路的输出电流(Ires,p-Ires,m)可以取得电流导向数字模拟转换器单元130a电流(1ILSB)、转导放大器单元115a电流(VIP-VIM除以2RS)与偏压电流(2IB+IC)，输出电流(Ires,p-Ires,m)因此代表包含转导放大器单元115a电流与电流导向数字模拟转换器单元130a电流的整合的电流。
图4A与图4B绘示剩余放大器120的例子，剩余放大器120可为转阻放大器用以转换剩余电流信号至输出至第二级模拟数字转换器20的模拟电压信号。在一些例子中，剩余放大器120为有前馈补偿的二个级的剩余放大器。
绘示于图4A中的剩余放大器120可为完整差动放大器其包含第一级402与第二级404。第一级402包含输入对晶体管440b与440c，晶体管440b与440c有闸极端耦接到有负载的差动输入电压信号VIP/VIM，其负载可包含一对电阻420与晶体管415b、415c。偏压电流由电流源445设定，电流源445包含由转导放大器115与电流导向数字模拟转换器130整合输出的剩余电流Ires。第一级402的差动输出Vres,p/Vres,m代表由第一级增益级数字模拟转换器10输出的剩余电压，并且透过晶体管415d与晶体管415a耦接至第二级404的输入端。第二级404包含晶体管440d、415d、440a与415a。电阻190从第二级404回馈剩余电信号Vres,p、Vres,m回第一级输入VIM、VIP。该放大器由电容435与430来补偿。
由转导放大器115与电流导向数字模拟转换器130提供的电流被放大与转换回进入电压域予之后的逐次逼近型模拟数字转换器135使用以产生数字输出信号Dout的最小有效位。差动输入电压信号VIP与VIM透过示于图3的晶体管350与348耦接至电流信号Igm与Idac。此外，在一个透过回馈电阻190的回馈设置中，由放大器输出的剩余电压信号Vres,p/Vres,m连接至输入电压VIM与VIP。
图4B绘示共模回馈电路410的例子，共模回馈电路410提供共模回馈电压信号VCMFB至绘示于图4A中的剩余放大器120。由剩余放大器120输出的剩余电压信号Vres,p/Vres,m被共模侦测电路472取样。共模侦测电路472包含电容480与电阻475。共模侦测电路472对剩余电压信号Vres,p与Vres,m取平均值，并且该平均值被传到误差放大器490的正极。误差放大器490比较这个电压平均值与共模电压VCM，并且透过电阻465输出共模回馈电压信号VCMFB至剩余放大器120的第一级。
图5绘示第二级模拟数字转换器20的例子，在一些例子中，第二级模拟数字转换器20包含逐次逼近型模拟数字转换器135。逐次逼近型模拟数字转换器135包含取样与维持电路501、比较器560与逐次逼近型逻辑闸140。逐次逼近型逻辑闸140接收时脉信号CLKS并且提供输出信号予取样与维持电路501。输出信号/>控制复数个开关510的操作以选择地连接复数个电容的一边。如所绘示的例子，有两组电容组520a、520b各别对应至差动剩余电压信号Vres,p与Vres,m。每组电容组520a、520b包含复数个电容C0～CN，其中N可对应至被转换的位元数，例如示于图1B中的最小有效位。在一些例子中，电容为二元权重电容，在一些实施例中其有大约为2fF(10-12farad:fF)的最小电容尺寸。控制信号170控制各种不同的单轴双切(single pole double throw:SPDT)开关505用来连接取样与维持电路501至输出剩余电压信号Vres,p与Vres,m，以及连接至参考信号Vref如同开关101连接共模电压VCM至取样与维持电路501与比较器560。
参考图2，当控制信号(即控制信号170)为高位时，开关505连接模拟剩余输入信号Vres,p与Vres,m至电容组520a、520b的电容C0～CN的顶侧。同时，电容C0～CN的底侧与比较器560的输出端因为开关101关闭而耦接至共模电压VCM。在下一个相位中输出信号/>凸波控制由逐次逼近型模拟数字转换器135实施的二元搜寻演算法以产生代表模拟输入电压的最小有效位的第二数字输出。
图6绘示控制信号(即控制信号170)与输出信号/>的相位图的例子。当输出信号/>被用来控制示于图5中的开关510的操作，控制信号/>(即控制信号170)被用来追踪与维持第二级模拟数字转换器20的逐次逼近型模拟数字转换器135中的信号。当控制信号/>(即控制信号170)如时点602所示降到低位，输出信号/>开始循环并提供复数个输出凸波604以控制开关510以及透过电容组520a取样差动输入信号VIP与VIM。当控制信号/>(即控制信号170)如时点606所示升到高位，输出信号/>停止循环并且停止输出凸波604。
图7绘示采用模拟数字转换系统100的模拟数字转换方法700的例子。方法700以方块702开始，模拟输入电压VIP、VIM被接收，例如在示于图1B中的输入端102被接收。在方块704中，模拟输入电压被转换成第一数字值，其可为数字输出信号的最小有效位，以及在方块706中，模拟输入电压被转换成第一电流Igm,p、Igm,m。在方块708中，第一数字值被转换成第二电流Idac,p、Idac,m。在方块710中，第一与第二电流信号被结合成剩余电流信号Ires,p、Ires,m。在方块712中，模拟剩余电压从剩余电流产生。在方块714中，剩余电压接着被使用于产生第二数字值，其可为数字输出信号的最小有效位。在方块716中，第一数字值与第二数字值被结合以产生代表模拟输入信号的数字输出信号。
相应地，揭露于此的各种不同的实施例提供模拟数字转换方法与系统其可达到高转换率与高精确度并且还有好的功耗。揭露的实施例包含有第一级次模拟数字转换器的第一级模拟数字转换器用以输出对应至模拟输入电压的第一数字值。电流导向级数字模拟转换器用以各别转换模拟输入电压与第一数字值至第一电流信号与第二电流信号，决定代表第一与第二电流信号之间的差的剩余电流信号，以及转换剩余电流信号成模拟剩余电压信号。第二级模拟数字转换器耦接至第一级次模拟数字转换器以接收模拟剩余电压信号，以及转换模拟剩余电压信号至第二数字值。对准与数字误差校正级用以结合第一与第二数字值成数字输出电压。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中第一级次模拟数字转换器包含快闪型模拟数字转换器耦接至输出端，其中快闪型模拟数字转换器用以转换模拟输入电压至第一数字值。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中电流导向级数字模拟转换器包含转导放大器耦接至输入端，其中转导放大器用以执行模拟输入电压的电压电流转换以输出第一电流信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中电流导向级数字模拟转换器包含数字模拟转换器用以转换第一数字值至第一模拟电压信号，以及转换第一模拟电压信号至第二电流信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中电流导向级数字模拟转换器用以结合转导放大器与数字模拟转换器的输出以产生剩余电流信号于电流域中。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中电流导向级数字模拟转换器包含剩余放大器用以转换剩余电流信号至模拟剩余电压信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中剩余放大器包含第一级与第二级，其中第一级有宽频自偏压放大器，以及第二级包含共模回馈电路。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中第二级模拟数字转换器包含逐次逼近型模拟数字转换器。
依据额外的实施例，一种模拟数字转换方法包接收模拟输入电压信号含、转换模拟输入电压信号至一第数字信号、以及转换模拟输入电压信号至第一电流信号。第一数字信号被转换至第二电流信号，以及第一电流信号与第二电流信号转换至剩余电流信号。剩余电流信号转换至模拟剩余电压信号，以及模拟剩余电压信号转换至第二数字信号。第一数字信号与第二数字信号结合成代表模拟输入电压信号的数字输出信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换方法更包含使用共模回馈回路产生剩余电压信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换方法更包含使用快闪型模拟数字转换器转换模拟输入电压信号至第一数字信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换方法更包含使用转导放大器转换模拟输入电压信号至第一电流信号。
依据更多的实施例，一种模拟数字转换器包含输入端用以接收模拟输入电压信号，模拟数字转换器用以取样接收的模拟输入电压信号以及输出代表模拟输入电压信号的第一数字信号，以及导放大器用以取样接收的模拟输入电压信号以及输出第一电流信号。数字模拟转换器用以接收第一数字信号以及输出代表第一数字信号的第二电流信号，剩余放大器用以接收第一电流信号与第二电流信号，以及用以基于第一电流信号与第二电流信号输出模拟剩余电压信号，以及剩余模拟数字转换器用以接收模拟剩余电压信号以及输出代表模拟剩余电压信号的第二数字信号。对准与数字误差校正级用以结合第一电流信号与第二电流信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中次模拟数字转换器包含快闪型模拟数字转换器。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中因响应第一相位时脉信号，次模拟数字转换器用以取样接收的模拟输入电压信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中因响应第一相位时脉信号，转导放大器用以取样接收的模拟输入电压信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中因响应第二相位时脉信号，次模拟数字转换器用以输出第一数字信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中因响应第二相位时脉信号，数字模拟转换器用以输出第二电流信号。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中因响应第一相位时脉信号，剩余放大器用以重设。
在一些实施例中，上述的模拟数字转换器，其中剩余放大器用以放大第一电流信号与第二电流信号的差。
上文概述了一些实施例的特征，以使本领域技术人员可以更好地理解本公开的各个方面。本领域技术人员应当明白，他们可以容易地使用本公开作为基础来设计或修改其他处理和结构，以实施与本文所介绍的实施例相同的目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员还应当意识到，这些等同构造并不脱离本公开的精神和范围，并且他们可能在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行各种改动、替代和变更。
虽然本发明的实施例已揭露如上，然其并非用以限定本发明实施例，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明实施例的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明实施例的保护范围当以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (17)

1.一种模拟数字转换器，其特征在于，包含：
一输入端用以接收一模拟输入电压；
一第一级增益级数字模拟转换器包含：
一第一级次模拟数字转换器耦接至该输入端并用以响应于一第二相位时脉信号输出一第一数字值，其中该第一数字值对应至该模拟输入电压；以及
一电流导向级数字模拟转换器连接至该输入端以及该第一级次模拟数字转换器的一输出端，其中该电流导向级数字模拟转换器用以响应于一第一相位时脉信号取样该模拟输入电压以产生一第一电流信号，与响应于该第二相位时脉信号输出对应该第一数字值的一第二电流信号，决定代表该第一电流信号与该第二电流信号之间的差的一剩余电流信号于一电流域中，以及依据一共模回馈电压转换该剩余电流信号成一模拟剩余电压信号；
一第二级模拟数字转换器耦接至该电流导向级数字模拟转换器以接收该模拟剩余电压信号，以及转换该模拟剩余电压信号至一第二数字值；
一对准与数字误差校正级用以结合该第一数字值与该第二数字值成一数字输出电压；以及
一输出端耦接至该对准与数字误差校正级，其中该输出端用以输出该数字输出电压。
2.根据权利要求1的模拟数字转换器，其特征在于，该第一级次模拟数字转换器包含一快闪型模拟数字转换器耦接至该输出端，其中该快闪型模拟数字转换器用以转换该模拟输入电压至该第一数字值。
3.根据权利要求1的模拟数字转换器，其特征在于，
该电流导向级数字模拟转换器包含一转导放大器耦接至该输入端，其中该转导放大器用以执行该模拟输入电压的一电压电流转换以输出该第一电流信号。
4.根据权利要求3的模拟数字转换器，其特征在于，该电流导向级数字模拟转换器包含一数字模拟转换器用以转换该第一数字值成一第一模拟电压信号，以及转换该第一模拟电压信号成该第二电流信号。
5.根据权利要求4的模拟数字转换器，其特征在于，其中该电流导向级数字模拟转换器用以结合该转导放大器与该数字模拟转换器的输出以产生该剩余电流信号于该电流域中。
6.根据权利要求1的模拟数字转换器，其特征在于，该电流导向级数字模拟转换器包含一剩余放大器用以转换该剩余电流信号至该模拟剩余电压信号。
7.根据权利要求6的模拟数字转换器，其特征在于，该剩余放大器包含一第一级与一第二级，其中该第一级有一宽频自偏压放大器，以及该第二级包含一共模回馈电路。
8.根据权利要求1的模拟数字转换器，其特征在于，该第二级模拟数字转换器包含一逐次逼近型模拟数字转换器。
9.一种模拟数字转换方法，其特征在于，包含:
接收一模拟输入电压信号；
响应一第一相位时脉信号取样该模拟输入电压信号以产生一第一数字信号；
响应该第一相位时脉信号取样该模拟输入电压信号以产生一第一电流信号；
响应一第二相位时脉信号输出对应该第一数字信号的一第二电流信号；
结合该第一电流信号与该第二电流信号至一剩余电流信号；
依据一共模回馈电压转换该剩余电流信号至一模拟剩余电压信号；
转换该模拟剩余电压信号至一第二数字信号；以及
结合该第一数字信号与该第二数字信号成代表该模拟输入电压信号的一数字输出信号。
10.根据权利要求9的模拟数字转换方法，其特征在于，还包含使用一共模回馈回路产生该模拟剩余电压信号。
11.根据权利要求9的模拟数字转换方法，其特征在于，还包含使用一快闪型模拟数字转换器转换该模拟输入电压信号成该第一数字信号。
12.根据权利要求11的模拟数字转换方法，其特征在于，还包含使用一转导放大器转换该模拟输入电压信号成该第一电流信号。
13.一种模拟数字转换器，其特征在于，包含:
一输入端用以接收一模拟输入电压信号；
一次模拟数字转换器用以取样接收的该模拟输入电压信号以及响应一第二相位时脉信号输出代表该模拟输入电压信号的一第一数字信号；
一转导放大器用以响应一第一相位时脉信号取样接收的该模拟输入电压信号以及响应该第一相位时脉信号输出一第一电流信号；
一数字模拟转换器用以接收该第一数字信号以及响应该第二相位时脉信号输出代表该第一数字信号的一第二电流信号；
一剩余放大器用以接收该第一电流信号与该第二电流信号，以及用以基于该第一电流信号与该第二电流信号，并依据一共模回馈电压，输出一模拟剩余电压信号；
一剩余模拟数字转换器用以接收该模拟剩余电压信号以及输出代表该模拟剩余电压信号的一第二数字信号；以及
一对准与数字误差校正级用以结合该第一数字信号与该第二数字信号。
14.根据权利要求13的模拟数字转换器，其特征在于，该次模拟数字转换器包含一快闪型模拟数字转换器。
15.根据权利要求13的模拟数字转换器，其特征在于，该次模拟数字转换器用以响应该第一相位时脉信号取样接收的该模拟输入电压信号。
16.根据权利要求15的模拟数字转换器，其特征在于，该剩余放大器用以响应该第一相位时脉信号进行重设。
17.根据权利要求13的模拟数字转换器，其特征在于，该剩余放大器用以放大该第一电流信号与该第二电流信号的一差。
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