TW583839B - Code correction encoder of ADC and method for correcting error code in ADC - Google Patents

Description

如839 --------------------------------------室!mi Ο64〇4 五、發明說明（1) Ssss一—一生―3^-- _J-------------------------- Jt^r----------------------- 發明所屬之技術領域 本發明提供一種绝m 丄 榦拖哭夕姐Μ㊉ w編碼器，尤指一種用於類比至數位 轉換為之錯誤更正編碼器。 先前技術 m . 一為溫度計碼（t h e r m o m e t e r )、N取 1 =(one-〇卜N):葛雷碼（gray)、二進位碼（binary)以及 Γίΐ deClmal )之對照表。圖一中顯示十進位數字0 — 5之各種編碼的表示方法，其中二進位碼使用權位元來 二二’、服度计碼使用2 4〜丨個位元來表示，而十進位的數 子$ f 在/皿度碼中出現1的次數，N取1碼則使用μ個位 兀^示，每個_ 1碼中只會出現一個1，由1所在的位 凡權重(weight)來決定這個隊丨碼的大小，葛雷碼也是 使用4個位來表不’其與二進位碼最大的不同在於葛雷碼 相鄰的兩個數字都只有_個位元不同。在習知類比至數 位，換Is的架構中’通常是先使用一類比比較器將類比 訊號將換成一溫度計碼，接著再使用一邏輯邊界檢測器 來將該溫度計碼轉換成一_ i碼，最後使用一編碼器將 該N取1碼轉換成一二進位碼。 請參考圖二，圖二為習知類比至數位轉換器丨〇之示 意圖。類比至數位轉換器包含一類比比較器1 2、一邏輯 邊界檢測器1 4以及一二進位編碼器1 6。類比比較器1 2用 583839 _______________案號 92106404 _____________________———年―—..3.________________Θ_______ 修丢 五、發明說明（2) 來將V RH^ V Rt^間的類比訊號與一參考電壓V拃比較而輸出 由0或1所組成的一數位訊號，該數位訊號就該類比訊號 的溫度計碼。邏輯邊界檢測器1 4連接於類比比較器°丨 後，用來檢測類比比較器1 2所輸出的溫度計碼中7與丄的 交界處，以將溫度計碼轉成N取1碼。二進位編碼器1 ^連 接於邏輯邊界檢測器1 4之後，用來將邏輯邊界檢^器i 4 所輸出的N取1碼轉換成二進位碼。圖二中所示的類比至 數位轉換器10可以將類比訊號轉換成b〇、bl、b2及b3四 個位元所表示的二進位碼，也就是十進位數字〇 — 1 5。舉 例來說，一電壓經過類比比較器1 2後所輸出的溫度叶^

，” 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 "，接著邏輯邊界檢測器14就"會檢測 该溫度計碼中〇與1的交界處，而輸出N取1 碼” 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 〇 0 〇 "，最後二進位編碼器i 6則依據_ 1碼得到二進位碼” 1 0 0 0 ”。然而不幸的是氣泡錯誤 Rubble error)常常會伴隨著溫度計碼出現，^泡錯嚷 I可能發生在類比比較器12的輸出端，而使得溫度計碼 一個以上的邏輯值反向，造成之後的邏輯邊界檢測哭 ^ =出包含超過一個丨以上的陬丨碼，使得二進位編^ 二轉換出錯誤的二進位碼。在上例中，如果發生氣泡 H吳，使得類比比較器丨2所輸出的溫度計碼變 取n〇0〇〇l〇l U111’’，則邏輯邊界檢測器u檢測出的N 一 ^馬為” 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 ”，由二進位編碼器16轉換# 立碼為"1110”，也就是原本應轉換成十進位碼" ^ 了 1=，,唬，因為氣泡錯誤的發生而使得訊號被轉換

583839 --------------日____^__________修正 s______________ 麵„ 92106404_______± 五、發明說明（3) 請參考圖三，圖三為習 轉換器2 0之結構方塊圖。類 比比較器2 2、一邏輯邊界檢 以及一第二編碼器2 8。為了 小，類比至數位轉換器2 0使 界檢測器2 4所輸出的N取1碼 編碼器2 8將葛雷碼轉換成二 兩個數字都只有一個位元不 造成的誤差。在上例中，若 碼 ’’0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 "轉換 二進位碼” 1001”，對照十進 的類比至數位轉換器1 〇直接 得到的結果，使用葛雷碼的 小許多氣泡錯誤所造成的誤 知使用葛雷碼的類比至數位 比至數位轉換器2 0包含一類 測，2 4、一葛雷碼編碼器2 6 使氣泡錯誤所造成的誤差減 用葛雷碼編碼器2 6將邏輯邊 先轉換成葛雷碼，再以第二 進位碼，利用葛雷碼相鄰的 同的特性來減小氣泡錯誤所 先將發生氣泡錯誤的N取1 成葛雷碼” 1 1 〇 1 ”，再轉換成 位碼為"9，，，則相較於圖二中 將N取1碼轉換成二進位碼所 類比至數位轉換器20可以減 差。 、，由上述可知，氣泡錯誤會造成訊號轉換上很大的誤 ^，然而習知的類比至數位轉換器1〇在將類比訊號囀換 =溫度1碼時卻又很難避免不發生氣泡錯誤，當氣泡錯 决發生時’若由溫度計碼所轉換的N取1碼直接轉換成二 ，位碼，則^產生非常大的誤差，雖然類比至數位轉換 如2 0曰用葛雷碼的特性，先將n取1碼轉換成葛雷碼， 但Iΐ Ϊ使用葛雷碼也只是能減小誤差，並沒有針對氣 /包㈣η吳个作更正，使得類比至數位轉換器2 〇的整體效能 仍無法提升。

第10頁 583839 _____________________92106404 ______________年 3 日_______________________ 魅 ________________ 五、發明說明（4) 其他相關的技術可以參考美國專利6，4 3 3，7 2 5、美國 專利4，9 5 8，1 5 7、美國專利6，0 3 4，6 3 0、美國專利 5，6 4 4，3 1 2、美國專利 6，3 8 8，6 0 2、美國專利 6，2 9 8，4 5 9、 美國專利6，3 9 6，4 2 4。 發明内容 因此本發明之主要目的係提供一類比至數位轉換器 之錯誤更正編碼器，以解決上述問題。

本發明之申請專利範圍係提供一種編碼器，用來轉 換溫度計碼，該編碼器包含一第一級電路、一第二級電 路以及一第三級電路。該第一級電路用來將溫度計碼中 含有” 0 0 1 0 0 ”的位元流轉換為’’ 0 0 0 0 0 π及將溫度計碼中含 有π 1 1 0 1 Γ的位元流轉換為π 111 1 Γ。該第二級電路連接 於該第一級電路，用來依據該第一級電路輸出之溫度計 碼含有π 0 0 0 1 1 1 π、π 0 0 1 0 11π或π 0 11 0 0 1 ”之位元流的位置 將該溫度計碼轉換為Ν取1碼。該第三級電路連接於該第 二級電路，用來將該Ν取1碼轉換為二進位碼。

實施方式 請參考圖四’圖四為本發明溫度計碼編碼器3 0之結 構方塊圖。在類比至數位轉換器的架構中，溫度計編碼

第11頁 583839 106404 道 曰 修正 五、發明說明（5) Is 3 0用來將溫度計碼轉換成― 綜合技術的發展，實現複雜^ =碼。隨著CM0S及數位 的成本，因此本發明溫度計石％ =電路已經=需要很高方式來設計，以將溫度計以；口；的 使得溫度計碼編碼器3 0可以更正^ 貝 ； ,00 斤一 ，贩度口卞石馬編碼器3 0包含一第一級電 路、一弟一級電路3 4以及一第三級電路36。第一級電 路32用來接收由類比比較器所輸出的一溫度計碼χ，並且 濾除溫度汁碼X中含有分離的單氣泡錯誤（single bubble error)，也就是將溫度計碼χ中含有，，〇〇1〇〇”的位元流轉 換為π 0 0 0 0 0 π，以及將溫度計碼x中含有”丨丨〇丨i "的位元流 轉換為π 11 111"。溫度計碼X經由第一級電路3 2更正錯誤 後輸出一溫度計碼Α。第二級電路34接收溫度計碼Α作為 輸入，其功能為邊界檢測，包含了三假並列的邊界檢測 器3 8、4 0、4 2以及一或電路（〇 r c i r c u i t) 4 4，每一個邊 界檢測器用來檢測不同的π 0 1 ”轉換位元流（b i t stream)。第一邊界檢測器38會檢測溫度計碼A中是否含 有’’ 0 0 0 1 1 1 π的位元流，如果溫度計碼A中有符合的位元 流，則輸出一 N取1碼B 1，如果沒有符合的位元流則N取1 碼B1的所有位元皆為0。第二邊界檢測器40會檢測溫度計 碼A中是否含有π 00101 1"的位元流，如果溫度計碼A中有 符合的位元流，則輸出一 N取1碼B2，如果沒有符合的位 元流則N取1碼B2的所有位元皆為0，第三邊界檢測器42會 檢測溫度計碼A中是否含有’’ 〇 1 1 0 0 1π的位元流，如果溫度 計碼Α中有符合的位元流，則輸出一 Ν取1碼Β3，如果沒有

臧

第12頁 583839 、——______________________案號—921064(34— 生 1— L 修正 五、發明說明（6) — 一 付合的位元流則N取1碼B 3的所有位元皆為〇。溫度計碼a 中僅含有，，0 0 0 1 1 1，，、"〇〇1〇11，，或，，〇11001”其中皿一又種°，所 以溫度計碼A經過弟一、二及三邊界檢測器3 8、4 〇、4 2所 輪出的N取1碼Bl、B2及B3再經由或電路44得到一理想的N 取1碼B。苐二級電路3 6接收第二級電路3 4所輸出的n取1 碼B將其轉換成一二進位γ作為輸出。此外，若是溫度計 碼A為反向，也就是如圖一中所示的溫度計碼〇與1互換， 則第二級電路3 4會檢測溫度計碼A中含 有"1 1 1 0 0 0 ”、”110100”或 ”100110”的位元流。

本發明溫度計編碼器3 0的各級電路之邏輯表示法說 明如下。第一級電路32_，A(n)表示溫度計碼a在第偷 元所代表的值，X(n+1 )則表示溫度計碼X在第n+1位元所 代表的值，其餘的類推，則 A(n) = { X(n) or [ X(n-2) and X(n-1) and X(n+1) and X(n+2)]丨 and { X(n-l) or X(n—2) or X(n+1) or X(n+2) } 由上述的式子可知，若X(n-2)、X(n-1 )、 X(n+1 )及X(n + 噱

2 )皆為n 0 "，則A ( n )為’’ 0n，也就是在溫度計碼X只要出 現π 0 0 1 0 0 "，在第一級電路32轉換後的溫度計碼A中就變 成 ’’0 0 00 0 "。同樣地，若 X(n-2)、X(n-1)、 X(n+1)及 X (n + 2)皆為” 1”，則A(n)為π 1Π，也就是在溫度計碼X只要 出現π 1 1 0 1 1π，在第一級電路3 2轉換後的溫度計碼Α中就 變成π 111 1 1π。第二級電路34中 { Β1(η) = ”1” if [Α(η+3)，Α(η+2)，Α(η+1)，Α(η)，Α(η-

第13頁 583839 案號92106404 年月日 修正 _____ _________________—···—------------------------------ — ~~- ：----------------------------------------------------- · _____________________—— 五、發明說明（7) l),A(n-2)] - M 000111 " , Bl(n) = M 〇M otherwise } { B2(n) = !, l,f if [A(n + 3),A(n + 2),A(n + l),A(n),A(n-l),A(n~2)] = f, 001011?, , B2(n) = Μ〇π otherwise } { B3(n) = ”1 if [A(n+3),A(n+2),A(n+1),A(n),A(n^ 1), A(n~2)] - 011001 , B3(n) = 11 〇M otherwise } B(n) = Bl(n) or B2(n) or B3(n) 由上述的式子可知，第二級電路34會對輸入的溫度計碼A 中的每一個位元作檢測，以找出位元流中符 合 ” 0 0 0 1 1 1 ”、”001 011"或 ”011001”其中的一種情形。

一 請參考圖五’圖五為本發明更正的氣泡錯誤型樣之 示意圖。圖五中列舉出數個含有錯誤的溫度計碼型▲來 說明本發明溫度計編碼器30如何更正型樣中所人的 :。型樣a為正確的溫度計碼型樣，型樣b至型S '二 ΐ ί ϊ ί 碼型樣。型樣>經過溫度計編竭器的ί % 32及弟—級電路34後，输出的Ν取1碼Β j 〇? 0 0 0 〇0 0 1 0 0 〇〇〇〇〇"，再經過第三級 、 型樣㈣請有的情匕 it —2後就會被修正為"0 0 0 0 0"，接著進人第2 ψ ，由第—邊界檢測器3 8檢測出"0 0 0 1 1 1 "的位罟 眯鴻的” ！、同樣地’型樣e至型樣蹭U的位置

"的情況發生，經過溫度計編碼器的第一级雷s ^^被修正為”⑴广接著進入第二級^二口 ^ 故介檢測器38檢測出"0 0 0 1 1 1 "的位置輪出 3 ί 的丨丨1丨丨。刑掸k丨 L J m直构出N取1碼 型樣h至型樣种由於含有雙氣泡錯誤（d〇ubi\

第14頁 583839 —_________________________________案 192106404_____________________________________________年_______J 日 魅 ________________________________ 五、發明說明（8)

bubble errors)，溫度計編碼器30的第一級電路3 8並無 法檢測並修正雙氣泡錯誤，所以型樣h至型樣m在第一級 電路3 2的輸出值與輸入值是相同的。型樣h至型樣m在進 入第二級電路3 4後，型樣h至型樣k由第一邊界檢測器3 8 檢測出’’ 0 0 0 1 1 Γ的位置輸出N取1碼的π Γ’，而忽略了型樣 h至型樣k中所含的雙氣泡錯誤，型樣1由第二邊界檢測器 4 0檢測出π 0 0 1 0 1 Γ的位置輸出N取1碼的π 1 ’’，型樣m由第 三邊界檢測器4 2檢測出π 0 1 1 0 0 1π的位置輸出N取1碼 的π 1π。含有錯誤的溫度計碼型樣b至型樣m在經過溫度計 編碼器碼3 0的三級電路後，皆被編碼為與型樣a相同的二 進位碼π 0 1 1 1π。

相較於習知技術，本發明提供一種用於類比至數位 轉換器中的溫度計編碼器，溫度計編碼器可以更正由類 比訊號轉換成溫度計碼時所發生的氣泡錯誤。習知技術 中僅例用葛雷碼的特性來減小發生氣泡錯誤時所產生的 誤差，並沒有更正錯誤，而本發明的溫度計編碼器則針 對氣泡錯誤來作更正，提升類比至數位轉換器的效能。 溫度計編碼器先使用第一級電路將所輸入的溫度計碼中 最可能為錯誤的部分如π 0 0 1 0 0 π及π 1 1 0 1 Γ濾除，並更正 為π 0 0 0 0 0 ”及π 1 1 1 1 rf，再以第二級電路來判斷溫度計 碼π 0 1 ’’的轉換位置，第二級電路包含 了 π ο ο ο 11 r、π ο ο 1 ο 1 r以及π ο 11 ο 〇 r三種邊界檢測器， 而透過第一級電路及第二級電路可以更正絕大部分在溫 度計碼所發生的氣泡錯誤，使得溫度計編碼器能更精準

第15頁 583839 案號92106404 年 月 日 修正 五、發明說明（9) 的轉換出理想的N取1碼，最後使用第三級電路直接將該N 取1碼轉換成二進位碼。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申 請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利 的涵盡範圍。

第16頁 583839 案號 92106404 年 月 曰 修正 圖式簡單說明 圖式之簡單說明： 碼以及 圖一為溫度計碼、N取1碼、葛雷碼、二進 十進位碼之對照表。 圖二為習知類比至數位轉換器之示意圖。 圖三為習知使用葛雷碼的類比至數位轉換器之結構 方塊圖。 圖四為本發明溫度計碼編碼器之結構方塊圖。 圖五為本發明更正的氣泡錯誤型樣之示意圖。 圖式之符號說明： 2 2 6 0 2 6 0 2 3 3 3 4 至器碼至器碼 比較編比較編 類比位類比碼 知比進知比雷發一三二 習類二習類葛本第第第 器 器 測 測 檢 檢器 界界碼 邊 邊編 缉 輯三 Je\· -lup I 邏邏第 4 4 8 器1 器2 2 換 換 轉 轉 :-*€-* 1€一 _ 位 位 數 器數 器 器器 測測 路檢檢 級邊邊 二一三 第第第 4 8 2 器3 3 4 碼 碼 器 計 測 度路路檢 溫電電界 明級級邊

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Claims (1)

1. 583839 _____________________ 案:寒」921064〇i_________________________________±________月_____曰__________________修正_______________________________ 六、申請專利範圍 1. 一種編碼器，用來轉換溫度計碼，該編碼器包含： 一第一級電路，用來將溫度計碼中含有π 0 0 1 ο οπ的位 元流轉換為” Ο Ο Ο Ο Οπ及將溫度計碼中含有π 11 0 11 ’’的位元 流轉換為π 11 111π ; 一第二級電路，連接於該第一級電路，用來依據該 第一級電路輸出之温度計碼含 有’’ 0 0 0 1 1 1 ” 0 0 1 0 1 Γ或π 0 1 1 Ο Ο Γ之位元流的位置將該 溫度計碼轉換為Ν取1 ( 0 n e - 〇 f - Ν )碼。 2. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器，其另包含一第 三級電路，連接於該第二級電路，用來將該N取1碼轉換 為二進位碼。 3. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器，其另包含一第 三級電路，連接於該第二級電路，用來將該N取1碼轉換 為葛雷碼。 4. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器，其係連接於一 類比/數位轉換器，用來輸入該溫度計碼。 5. 如申請專利範圍第1所述之編碼器，其係形成於一晶 片内。 6. 一種轉換溫度計碼之方法，其包含下列步驟： 583839 案號92_i __ __________________-— _.· 一—*·〆 六、申請專利範圍 Λ—月 曰 修正 (a)提供一第一;電路以及一第二級電路；⑻使用該第：：電路將該 碼中， οογο"的位凡為"〇〇〇〇〇"及 1 1 0 1 1 ”的位70流轉換為” ！ i^ T ^ r a (c )於執行少鱗（b )後，使用該第— 度計碼含有” 0 0 〇 1 1 1 ”、” 〇 〇丨〇丨j ^ 級電路依據該溫 位置將該溫度計碼轉換為N取1 (〇心 /〇〇1’，之位元流的 _卜0f，螞。 其另包含提供一 有 有 如申請專利範圍第6項所述之方法， 第三級電路 # 8.如申請專利範圍第6項所述之方法， 第三級電路將該N取1碼轉換為二進位—碼’。其另包含使用該 9 ·如申請專利範圍第β項所述之方法， 第三級電路將該N取1碼轉換為葛雷碼。其另包含使用該 1〇·如申請專利範圍第6項所述之方法， 係由一類比/數位轉換器輸入。 、中該溫度計碼 11 · 一種編碼器，用來轉換溫度計碼，診么 一 一第一級電路，用來將溫度計碼中螞器包含： 元流轉換為’’ 0 0 0 0 0 "及將溫度計碼中含有"1 〇 0 1 0 0 ’’的位 流轉換為” 1 1 U 1" ; 1 1 〇 1 1 π的位元

   第19頁 583839 案號 92106404 月 曰 修正 六、申請專利範圍 一第二級電路，連接於該第一級電路，用來依據該 第一級電路輸出之溫度計碼含 有π 1 1 1 0 0 0 π、’’ 1 1 0 1 0 0 π或π 1 0 0 1 1 0π之位元流的位置將該 溫度計碼轉換為Ν取1 (One-of-Ν )碼。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項所述之編碼器，其另包含一 第三級電路，連接於該第二級電路，用來將該N取1碼轉 換為二進位碼。 # 1 3 .如申請專利範圍第1 1項所述之編碼器，其另包含一 第三級電路，連接於該第二級電路，用來將該N取1碼轉 換為葛雷碼。 1 4.如申請專利範圍第1 1項所述之編碼器，其係連接於 一類比/數位轉換器，用來輸入該溫度計碼。 1 5.如申請專利範圍第1 1所述之編碼器，其係形成於一 晶片内。 1 6. —種轉換溫度計碼之方法，其包含下列步驟： m (a )提供一第一級電路以及一第二級電路； (b )使用該第一級電路將該溫度計碼中含 有π 0 0 1 0 0 ’’的位元流轉換為π 0 0 0 0 0 π及將該溫度計碼中含 有π 1 1 0 1 Γ的位元流轉換為π 1 1 1 1 Γ ;以及

   第20頁 583839 _案號92106404_年月日__ 六、申請專利範圍 (c )於執行步驟（b )後，使用該第二級電路依據該溫 度計碼含有π 1 1 1 0 0 0 π、" 11 0 1 0 0n或π 1 0 0 11 0π之位元流的 位置將該溫度計碼轉換為Ν取1 (One-of-Ν)碼。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其另包含提供 一第三級電路。 1 8.如、申請專利範圍第1 6項所述之方法，其另包含使用 該第三級電路將該N取1碼轉換為二進位碼。 1 9.如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其另包含使用 該第三級電路將該N取1碼轉換為葛雷碼。 2 0 .如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中該温度計 碼係由一類比/數位轉換器輸入。