TWI323569B - A/d converter - Google Patents

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Description

1323569 在第1圖中，係將基準電壓Vref與接地之間分別以電 阻值相等的電阻R1至R1 6加以分壓，而從各分壓點獲得 各分壓電麼VI至V15。 取樣保持電路1 5，係將輸入信號Sin以預定周期的取 樣信號Sp取樣，並將所取樣的電壓值當作輸入電壓Vin 保持在該取樣周期之間。 上位侧比較器11-1至11_7,係被輸入對應於4位元中 的上位側3位元的各分壓電壓V2、V4、V6、V8、Vi〇、 V12、V14與輸入電壓Vin，並比較高低。上述之習知例， 在上位側2位元的情況時，輸入電壓Vin係只和3個分壓 電壓做比較，故在此點上，本發明由於上位側之應比較的 分壓變多，所以上位側比較器及鎖定電路的數量會增加。 該上位側比較器11_1至n_7,相較於下位側比較器被 容許的誤差範圍較大。具體而言，以一個上位侧比較器為 例的話，被容許的誤差可到它的基準電壓和上方的比較器 或下方的比較器的基準電壓之中間點的電壓程度，所以並 不要求如下位側比較器之高的精度。因此，與下位側比較 器相較消耗電流可變小，設計上所需的面積也能變小。 上位側鎖定電路12-1 i 12·7,係於被施加上位側鎖定 信號Μ時將上位側比較器u_7的比較輸出加 定。上位側鎖定信號L1，係於各取樣周期内產生】次。 上位侧符號化器（編碼器）2〇，係被輸入各上仅側鎖 電路12-1至12-7的鎖定給ψ „ ^ ^ 出，亚將該鎖定輸出的狀熊予 以符號（C〇de)化，而輸出3位元的上位位元數據·此 315400 9 1323569 外，從上位側符號化器20對應各上位側鎖定電路12“至 1 2 7的鎖定輸出狀況，輸出選擇信號W。選擇信號w可 如圖所示以8條的操作線來供應，或也可利用上位位元數 據DU。 上第1選擇電路16]至第3選擇電路16-3,係按照選擇 信號sel選擇8個輸入端子pi i p8中的任一者使之連接 到輸出端子p〇。選擇電路16-1的輸入端子ρι至p8，係 鲁被輸入接地電塵與分壓電壓V2、v4、V6、v8、vl〇、V12、 V14。選擇電路16_2的ρι至p8，係被輸入分壓電壓 V3、V5、V7、V9、VU、V13、V15。又，選擇電路 ΐ6·3 的輸入立而子Ρ1至Ρ8 ’係被輸入分壓電壓V2、V4、V6、 V8' V10、V12、V14 與基準電壓 Vre f。 下位側比較器13-丨至13_3,係就透過選擇電路i6q 至16-3選擇而輸入之對應4位元中的下位側2位元之各分 壓電壓，分別與輸入電壓Vin進行比較高低。例如，上位 •側比較器至U_3輸出高（H)位準，上位侧比較器η — 至11-7輸出低〇〇位準的情況時，各選擇電路16“至163 連接輸入端子P4。因此，在下位側比較器13」至13_3， 係分別被輸入分壓電壓V6、V7、V8。 竑F位側比較 w川个1疋取卜位 位數位it LSB纟’故容許的誤差範圍小，應儘可能使用言 精度的比較器。就此點而言，下位側 门 r诅側比較态杈上位側比較 器消耗電流和所需面積都變λ，因此藉由使用較少個數， 整體而s可減少消耗電& ’也可縮減電路配置上所需的面 315400 10 1323569
^ 則鎖疋電路14_丨至14-3，係於被施加下位側鎖定 信號L2時將下位側比較器13-1至13_3的比較輸出予以鎖 疋°下4立側鎖定信號L2，係於選擇信號seI被輸出且在取 得下位側比較器13]至13_3的比較輸出後，僅在各取樣 周期内產生1次。 下位側符號化器（編碼器）3〇，係被輸入各下位側鎖定 電路14-1至14_3的鎖定輪出，並將該鎖定輸出的狀態 以符號化，而輸出2位元的下位位元數據队。 u 邏輯電路4G，係被輸人3位元的上位位元數據DU和 一 的下位位元數據DL。而於上位位元數據Ο。和下位 位 7G 數據 J) L 取 ^異 ΠΓ 3C3 >L· . .于匹配的情況時’配合預定的條件而輸出 成為4位元數滅Γ» + 數據Data。另方面，於上位位元數據Du和 位位元數據DI 4· 未取传匹配的情況時，判斷上位位元數據 DU為錯誤，並根據下位位元數據DL修正上位位元數據 DU再配。預定的條件來輪出成為4位元數據。 參照第2圖句aa @ π °月第1圖的2步驟動作之串並聯型a/d 轉換器的動作。 •取樣保持電路15，係在被供給取樣信I虎Sp的時間點 取樣輸入信號ς;; n 、，， ’亚加以保持，且輸出輸入電壓Vin。 該輸入雷厭'y;·. & v!n輸入到上位側比較器丨丨_丨至1丨_7， 與各分壓電壓V2、V4 V4、V6、V8、V10、V12、V14 進行比 較0依照其比較έ士專 + 干X、，·。果’來決定上位位元數據Du與選擇信 號 sel 。 ° 11 315400 以下，以上位側比較器n_U η·3輪出h 二：器i"至U_7輸出“立準的情況為例加以說 。在此種情況下’從上位側符號化器2〇輪出「〇n以 作為上位位元數據DU，而選擇信號sel係具 i ^ Φ 1 /； 1 -Ϊ- 1^-1 f 為使各選 =電路1㈡至⑹進行選擇輸人端子P4 ”作之觸發 (trigger)信號之功能。 選擇電路16-丨至16_3分別藉由被選擇輸人端子Η， 而如第2圖所示，使分塵電麼V6輸入下位側比較写13 ! 使分壓電壓V7輸入下位側比較器13_2,使分麼電壓W 輸入下位側比較器13-3。 就本例而言，該等下位側比較器13_3至m的比較 7出之組合’若以從分壓電壓的高側依序來呈現，則有 「LLL」、「LLH」、「LHH」與「HHH」4種型態。 下位側符號化器30係對應下位側比較器13_3至丨 的比較輸出之組合，而輸出例如：對應「lll」為「〇〇」、 對應「LLH」為「01」、對應「lhh」為「1〇」、對應「画」 mu」@ 2位元^立位元數據DL。又’對應於比較輸 出之組合的下位位元數據DL之呈現，係可配合邏輯電路 40的處理採用其他的呈現方式。 來自上位側符號化态2 0的3位元上位位元數據d U 「0Π」與來自下位側符號化器30的2位元下位位元數據 DL，係輸入到邏輯電路4〇。在邏輯電路4〇，則判斷上位 位兀數據DU與下位位元數據DL是否取得匹配，於不匹 配時則依據下位位元數據〇1^修正上位位元數據Du。然 315400 12 1323569 後，配合預定的條件而輪出 在邏輯電路4〇判斷0 :立凡數據。 , 疋否取得匹配，係以下述方式進 行。由於上位側比較器u 係以下让 U-3輸出Η位準，所…輪出"位準’上位側比較器 側比較器1 3 -3至1 3 - 1的比較 輸出之組合，通常有「"^ Γ LLHj、「LHH」2種型態。 下位側比較器13_3至〗q , r r “-1的比較輸出之組合，於 LLL」或「HHH」的愔吐 兄時’上位側比較器U -4、11 -3 的比較結果與下位側比較考〗q 2 ^ 权态13-3至13-1的比較結果為失 配（mismatch)狀態。亦即，上 1 上位位兀數據DU與下位位元數 據DL為屬不匹配狀態。 在此種清況係用上位側比較器】! _4與下位側比較器 ^3-3。來比較相同分壓電塵V8與輸入電屢Vin，並以上位側 比較器11 -3與下位側比較器丨3_丨來比較相同分壓電壓 與輸入電壓Vin。因下位側比較器13_3、13_】比上位侧比 較器11-4、11-3較具高精度，故根據下位側比較器13_3、 1 3-1的比較結果，修正上位位元數據DU，並輸出輸出數 據 Data。 上位位元數據DU與下位位元數據DL，係如第2圖所 示’從分壓電壓V6朝低電壓方向僅重疊1LSB份及從分壓 電壓V8朝高電壓方向僅重疊ilSB份的重疊〇L。藉由利 用此重疊0L來修正上位位元數據DU ’即可解除該份量的 失配。 表1顯示其比較結果及修正狀況’括弧内為修正後的 上位位元數據。 13 315400 1323569 【表1】
又，雖針對上位側1 1 s 1 1 〇 ±Γ -—— 毕乂裔ll-l至II·3輸出Η位準， 上位側比較器11 - 4至]1 _7认，，τ . 輪出L位準的情況加以說明， 但上位側比較器11 -；[至η 的比較、.，σ果在其他的情況也 進行同樣的動作。 如上所述，本發明将力〜μ & _ α , r乃係衣4位兀A/D轉換的情況時，上 位侧比較器為7個，下位側卜μ *一。* 1 / 诅側比較态為3個，與習知的Α/〇 轉換器上位侧比較5|免 ^ 毕态為3個’下位側比較器為7個相較’ 比較器的總數雖㈣，需要高精度的下位側比較器數可 :少’因A ’整體而言可減少消耗電流，也可縮小 積0 本發明並不限定於4位元 一 诅70 A/D轉換，可適用在任意位 兀數N的A/D韓換。婪丨v __ ^ 、 般化來加以表現，則本發明當 6又=2n時，上位側比較器數可以2n+丨一1、丁办加± 數可以2" — 1來實現^ k較器 來只支見於位兀數㈣的情況時，上位側比 =數為固，下位側比較器數為15個。此外，位 為奇數的情況時，只要加算i位數，並將所加 4几數N+ 1之—半以上的位元數訂為上位側位元數 (:。5或4) ’將剩餘的位元數訂為下位側位元數(例如3 或4)即可。 (發明的效果） 315400 14

Claims (1)

1323569 笫93 108069號專利申請案 申請專利範圍修正本 (95年Η为.29曰） 1. 一種類比/數位轉換器，係將輸人電壓¥並聯轉也成複 數個數位信號之類比/數位轉換器，其中前述複數個數 位信號之各個係由2以上之整數Ν位元所構成，前述類 比/數位轉換器的構成包括： 、分壓電Μ產生電路，用以將基準電|分壓而產生前 述Ν位元用的複數個分壓電壓； 上位側比H用以將其為前述複數個分壓電壓的 -部份之成為上位側位元的數據之分歷電 電壓、與前述輸入電壓分別 元係由較前述Ν位元的—半;丨巾之上位侧位 ^牛還多的位元數所構成； 上位侧符號化電路，用以 將則这上位侧比較器的比 較輸出加以符號化，使之成為 位元數據而加以輸出；4為具有“位元數的上位侧 選擇電路，根據前述上位側比較器的比 擇其為前述複數個分壓電懕 選 元的基礎之各分壓電厂二[;:下=作為 位元的-半的位元數所構成；τ位側位元係由前述Ν 下位側比較器，用以將前 壓電麼與前述輪入電磨分別，擇電路所選擇的各分 !刀別進行比較； 下位側符號化電路，用以 較輸出加以符號化，使之成A A ;L位側比較器的比 使之成為前itN位元的一半之下位 315400修正版 3 1323569 2日線頁 ____1 側位元數據而加以輸出；以及 邏輯電路，根據前述上位侧位元數據與前述 位元數據的匹配性，輸出前述N位元數據， 位侧 且在前述上位侧位元數據與前述下位侧位_ 為匹配的情況時，配合預定的條件而輸70數據 櫨，s —Λ月』遮坟位元數 另方面，在前述上位側位元數據與前诚 亓制·诚盔丁 』c下位侧位 數據為不匹配的情況時，依據前述下位側位元數據修 正前述上位側位元數據，再配合預定的條: 位元數據。 ％出刚述N 2. 如申請專利範圍帛！項之類比/數位轉換器，其中，千 述N，元為2n位元，前述上位侧位元數據為、时^ 几’前述下位側位元數據為η位元。 3. ::請專利範圍，！項或第2項之類比/數位轉換器，
每一:具備：取樣保持電路，將來自外部的輸人信號於 SC取樣並保持，且產生前述輸入電壓;上 出，並將^望路’分別鎖定前述上位侧比較器的比較輸 化電路.鎖定的比較輸出輸入到前述上位側符號 較器的二及下位側鎖定電路，分別鎖定前述下位側比 。，車乂輪出，並將該等經鎖定 述下位側符路，且〜 _入到前 位側鎖^ 側鎖定電路及前述下 ::電路’係於前述取樣周期的相同周期内不同的 吁間點分別進行鎖定。 315400修正版 2
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