TWI467923B - 類比到數位轉換電路以及類比到數位轉換方法 - Google Patents

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Description

類比到數位轉換電路以及類比到數位轉換方法
本發明是有關於一種類比到數位轉換技術，可以減少由於製程、電壓、溫度或雜訊等的變動所產的轉換錯誤。
數位化的資訊格式是當前很普遍的方式，以利於儲存資料或是資料處理。以視訊的電子裝置為例，其需要將類比的訊號轉換成數位訊號，以供後端的處理。類比到數位轉換電路在數位化的電子裝置中是不可缺的電路。
然而，由於視訊式的類比到數位轉換器analog-to-digital converter(ADC)容易受到製程(process,P)電壓(Voltage,V)，溫度(Temperature,T)和雜訊(noise)的變動所影響，使ADC輸出碼會產生偏差或是錯誤結果。
圖1繪示傳統類比到數位轉換電路方塊示意圖。參閱圖1，就類比到數位轉換電路的操作機制，其需要一參考電路(Reference Circuit)50用以產生所需求的“工作電壓”和“工作電流”給每一個類比到數位轉換器100。以三個類比到數位轉換器為例，其標示為ADC1、ADC2、ADC3。
在每一個類比到數位轉換器100中，由增益單元(Gain Block)102產生需求的類比到數位轉換輸入範圍(ADC input range)電壓訊號104給類比到數位轉換核單元(ADC core)118，以控制要被數位化的範圍。
在每一個類比到數位轉換器100中也包含一補償單元(Offset Block)108與增益單元102連接，以接收與增益單元102的另一個輸出的電壓訊號106，而產生一補償電壓訊號以ADC_VIM表示，其經過外部的一穩壓電器110的穩壓，其電壓值是Voffset。
每一個類比到數位轉換器100也包含箝制電壓單元(Clamp voltage block)112。由增益單元102所產生給補償單元108的輸出也輸入給箝制電壓單元112，以產生箝制需求的箝制電壓訊號。一多工器(MUX)114接收箝制電壓訊號和接地電壓而輸出一箝制電壓Vclamp，其也經由外部的電容器120的穩壓。
每一個類比到數位轉換器100也接收輸入的類比電壓訊號Vin，其經由外部電容122輸入到內部，同時藉由一開關器124，將由多工器(MUX)114所輸出的箝制電壓Vclamp，把每一個輸入訊號加上一個直流位準，而產生資料電壓訊號，以ADC_VIP標示。
每一個類比到數位轉換器100也包含一直流緩衝單元(DC_buffer)116，其接收資料電壓訊號ADC_VIP與補償電壓訊號ADC_VIM。此ADC_VIP與ADC_VIM的電壓信號輸入到直流緩衝單元116後，經由直流緩衝單元116輸出給類比到數位轉換核單元118，再經由其運算產生對應輸入的類比電壓訊號Vin的不同大小，而輸出轉換後的數位碼。於此，類比電壓訊號Vin可能是的紅綠藍(RGB)的顏色灰階訊號或是YPbPr的顏色系統下的顏色信號。
上述的類比到數位轉換器100在製程、電壓、溫度(PVT)或雜訊的變動影響下，參考電路所產生的工作電壓或工作電流會受其變動，進而ADC_VIP與ADC_VIM的電壓訊號以及類比到數位轉換輸入範圍訊號也會產生變動。如果這些訊號之間的差異性不是一致性時，就會產生不正確的數位碼。
如何改善數位轉換器100所輸出的數位碼的正確性，是需要進一步研發。
本發明提供一種類比到數位轉換電路與方法，可以減少由於製程、電壓、溫度或雜訊等的變動所產的轉換錯誤的結果。
本發明提供一種類比到數位轉換電路。此電路包括一參考電路與一類比到數位轉換器。參考電路提供一基礎電壓，其一端是接地。類比到數位轉換器接收一類比輸入訊號與基礎電壓訊號。類比到數位轉換器包括一第一直流緩衝單元與一類比到數位轉換核單元。第一直流緩衝單元內部接收一補償電壓訊號以及要被數位化的一資料電壓訊號，以輸出二個轉換控制訊號。類比到數位轉換核單元接收第一直流緩衝單元的該二個轉換控制訊號以及一類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號，以輸出一數位碼。前述的補償電壓訊號、資料電壓訊號、以及類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號都有加入基礎電壓訊號。
本發明提供一種類比到數位轉換方法。此方法包括利用一參考電路，提供一基礎電壓，該基礎電壓訊號的一端是接地。又將該基礎電壓訊號輸入給一類比到數位轉換器，以使該類比到數位轉換器內部的一直流緩衝單元與一類比到數位轉換核單元的多個控制電壓訊號都參考到該基礎電壓，以輸出一轉換數位碼。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明提出類比到數位轉換電路與方法，可以減少由於製程、電壓、溫度或雜訊等的變動所產的轉換錯誤的結果。
以下舉一些實施例來說明本發明，但是本發明不僅限於所舉實施例。
圖2繪示依據本發明一實施例，類比到數位轉換電路示意圖。參閱圖2，由參考電路50產生需求的工作電壓、工作電流和基礎電壓Vbase給每一個類比到數位轉換器200，例如是三個以ADC1-ADC3表示。參考電路50所產生的基礎電壓Vbase，其一端是接地，且例如可以經過一直流緩衝單元202輸入基礎電壓Vbase。也就是說基礎電壓Vbase包含了參考電路50由於各種因素所引起的變動。
在每一個類比到數位轉換器200中，增益單元208依照需求而產生兩個電壓訊號，其中一個輸出電壓訊號用來 後續產生的補償電壓訊號ADC_VIM與資料電壓訊號ADC_VIP，另一個輸出電壓訊號用來後續產生類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號212。此補償電壓訊號ADC_VIM、資料電壓訊號ADC_VIP與類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號212都會加入基礎電壓Vbase，如此可以使得類比到數位轉換器200與參考電路50對P、V、T或電源雜訊等有較一致的變化，可以減少由類比到數位轉換核單元118所輸出的轉換數位碼的錯誤。
經由參考電路50與地電壓關連而產生基礎電壓Vbase後，後續較詳細電路結與處理方式如下說明。
針對需求的類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號212，增益單元208所產生的一個電壓訊號經由一加法器210，與基礎電壓Vbase相加得到類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號212。
每一個類比到數位轉換器200中還包括一補償單元206，其接收由增益單元208所輸輸出的一個電壓訊號。補償單元206所輸出的電壓訊號在經由一加法器204與基礎電壓Vbase相加得到補償電壓訊號ADC_VIM。補償電壓訊號ADC_VIM還會經由外部的穩壓電容器110做穩壓，穩壓後的電壓值是Voffset。
此補償電壓訊號ADC_VIM是直流緩衝單元(DC_buffer)116的輸入訊號其一。
每一個類比到數位轉換器200中還包括多工器(MUX)214以及直流緩衝單元216。由加法器204輸出的補 償電壓訊號以及基礎電壓Vbase輸入到多工器214。多工器214的輸出在經由直流緩衝單元216而輸出一箝制電壓訊號Vclamp。此箝制電壓訊號Vclamp會經與外部的穩壓電容器120得到穩壓，其後再經由一開關器124加入輸入的資料訊號，其機制如下。
每一個類比到數位轉換器200的一輸入端點會經由一電容器122輸入類比電壓訊號Vin到內部。類比電壓訊號Vin輸入時，控制開關器124進行箝制動作，把每一個輸入的類比電壓訊號信號Vin加上一個直流電壓以產生資料電壓訊號ADC_VIP。此直流電壓就是由直流緩衝單元216所輸出的電壓，其也包含了基礎電壓Vbase的變動。
在每一個類比到數位轉換器200中，ADC_VIP與ADC_VIM的電壓信號再經由直流緩衝單元116輸入到類比到數位轉換核單元118，再經由其運算產生對應不同Vin大小的不同數位碼的數值。
在上述與外部連接的電路方塊218，其是感應外部雜訊的來源，然而其電位與訊號ADC_VIM相同。當有雜訊從電源或是地電壓又或是類比到數位轉換器外部產生時，訊號ADC_VIP也會跟隨著訊號ADC_VIM一起變動。
又類比電壓訊號Vin可以例如是的RGB、YPbPr或複合式影像訊號(CVBS)等的影像訊號。
依照本發明一實施例，在製程、電壓、溫度(P、V、T)或是雜訊的變動影響下，參考電路50所產生的工作電壓與工作電流會受其變動。而類比到數位轉換器200中的電 壓信號ADC_VIP與ADC_VIM也會產生變動。二者之間的差異性是一致的，且跟隨基礎電壓Vbase一起變化。當有雜訊從電源、或是地電壓、又或是電路外部產生時，電壓信號ADC_VIP會跟隨著電壓信號ADC_VIM一起變動。數位轉換輸入範圍電壓訊號也同時跟隨基礎電壓Vbase一起變化。如此，由類比到數位轉換核單元118所輸出的轉換數位碼，相對較不易跟隨改變，以減低錯誤的發生。
本發明類比到數位轉換電路使得數位轉換核單元116的多個控制電壓訊號都參考到由參考電路所產生的基礎電壓Vbase，以輸出一轉換數位碼，如此減低輸出碼發生錯誤與偏差程度的機率。
本發明就處理的方法，其利用一參考電路，提供一基礎電壓，該基礎電壓訊號的一端是接地。又將該基礎電壓訊號輸入給一類比到數位轉換器，以使該類比到數位轉換器內部的一直流緩衝單元與一類比到數位轉換核單元的多個控制電壓訊號都參考到該基礎電壓，以輸出一轉換數位碼。
參考電路可以先經過直流緩衝後提供該基礎電壓訊號。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
50‧‧‧參考電路
100‧‧‧類比到數位轉換器
102‧‧‧增益單元
104‧‧‧類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號
106‧‧‧電壓訊號
108‧‧‧補償單元
110、120、122‧‧‧電容器
112‧‧‧箝制電壓單元
114‧‧‧多工器(MUX)
116‧‧‧直流緩衝單元
118‧‧‧類比到數位轉換核單元
122‧‧‧電容器
124‧‧‧開關器
200‧‧‧類比到數位轉換器
202‧‧‧直流緩衝單元
204、210‧‧‧加法器
206‧‧‧補償單元
208‧‧‧增益單元
212‧‧‧類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號
214‧‧‧多工器
216‧‧‧直流緩衝單元
218‧‧‧電路方塊
圖1繪示傳統類比到數位轉換電路方塊示意圖。
圖2繪示依據本發明一實施例，類比到數位轉換電路示意圖。
50‧‧‧參考電路
110、120、122‧‧‧電容器
116‧‧‧直流緩衝單元
118‧‧‧類比到數位轉換核單元
200‧‧‧類比到數位轉換器
202‧‧‧直流緩衝單元
204、210‧‧‧加法器
206‧‧‧補償單元
208‧‧‧增益單元
212‧‧‧類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號
214‧‧‧多工器
216‧‧‧直流緩衝單元
218‧‧‧電路方塊

Claims (9)

  1. 一種類比到數位轉換電路，包括：一參考電路，提供一基礎電壓，該基礎電壓訊號的一端是接地；以及一類比到數位轉換器，接收一類比輸入訊號與該基礎電壓訊號，其中該類比到數位轉換器包括：一第一直流緩衝單元，內部接收一補償電壓訊號以及要被數位化的一資料電壓訊號，以輸出二個轉換控制訊號；以及一類比到數位轉換核單元，接收該第一直流緩衝單元的該二個轉換控制訊號以及一類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號，以輸出一數位碼，其中該補償電壓訊號、該資料電壓訊號、以及該類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號都加入該基礎電壓訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之類比到數位轉換電路，其中該參考電路，先經過一第二直流緩衝單元，以提供該基礎電壓訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之類比到數位轉換電路，其中該類比到數位轉換器還包括：一增益單元，產生一第一電壓訊號與一第二電壓訊號；一補償單元，接收該第一電壓訊號；一第一加法器，接收該基礎電壓訊號與該補償單元的一輸出，以輸出該補償電壓訊號，該補償電壓訊號經過穩壓後輸入給該第一直流緩衝單元；一多工器，接收該補償電壓訊號與該基礎電壓訊號；一第二直流緩衝單元，接收該多工器的一輸出，以輸出一箝制電壓，其中該箝制電壓訊號經過穩壓後被加到輸入的 該類比輸入訊號而產生該資料電壓訊號給該第一直流緩衝單元；一第二加法器，接收該增益單元的該第二電壓訊號以及該基礎電壓訊號，以輸出該類比到數位轉換輸入範圍電壓訊號給該類比到數位轉換核單元。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之類比到數位轉換電路，其中該參考電路先經過一第三直流緩衝單元，以提供該基礎電壓訊號。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之類比到數位轉換電路，更包括一開關用以將穩壓後的該箝制電壓加入該類比輸入訊號。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之類比到數位轉換電路，更包括一補償穩壓電容器，與該類比到數位轉換器的一端點連接，以對該補償電壓訊號穩壓。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之類比到數位轉換電路，更包括一箝制穩壓電容器，與該類比到數位轉換器的一端點連接，以對該箝制電壓訊號穩壓。
  8. 一種類比到數位轉換方法，包括：利用一參考電路，提供一基礎電壓，該基礎電壓訊號的一端是接地；以及將該基礎電壓訊號輸入給一類比到數位轉換器，以使該類比到數位轉換器內部的一直流緩衝單元與一類比到數位轉換核單元的多個控制電壓訊號都參考到該基礎電壓，以輸出一轉換數位碼。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之類比到數位轉換方法，其中該參考電路先經過直流緩衝後提供該基礎電壓訊號。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200807896A (en) * 2006-01-11 2008-02-01 Qualcomm Inc Sigma-delta modulation with offset
US20090075613A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-19 Aminghasem Safarian Distributed rf front-end for uwb receivers
US20110039509A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-17 Wolfgang Bruchner Wireless receiver
TW201112644A (en) * 2009-09-18 2011-04-01 Mediatek Singapore Pte Ltd Integrated circuit, electronic device and method for generating at least one differential voltage signal

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2924373B2 (ja) * 1990-11-02 1999-07-26 日本電気株式会社 Ａ／ｄ変換回路
US5371552A (en) * 1991-10-31 1994-12-06 North American Philips Corporation Clamping circuit with offset compensation for analog-to-digital converters
JP3750555B2 (ja) * 2001-04-17 2006-03-01 ソニー株式会社 アシンメトリ補正回路およびそれを用いた情報再生装置
US7116261B1 (en) * 2005-05-09 2006-10-03 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for accurate inverse-linear voltage/current generator
TWI362881B (en) * 2008-09-17 2012-04-21 Realtek Semiconductor Corp Method and analog front-end processing apparatus for pin-sharing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200807896A (en) * 2006-01-11 2008-02-01 Qualcomm Inc Sigma-delta modulation with offset
US20090075613A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-19 Aminghasem Safarian Distributed rf front-end for uwb receivers
US20110039509A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-17 Wolfgang Bruchner Wireless receiver
TW201112644A (en) * 2009-09-18 2011-04-01 Mediatek Singapore Pte Ltd Integrated circuit, electronic device and method for generating at least one differential voltage signal

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