TWI742563B - 感測訊號的運算方法 - Google Patents

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TWI742563B
TWI742563B TW109108655A TW109108655A TWI742563B TW I742563 B TWI742563 B TW I742563B TW 109108655 A TW109108655 A TW 109108655A TW 109108655 A TW109108655 A TW 109108655A TW I742563 B TWI742563 B TW I742563B
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許哲豪
吳宗翰
健富 黃
林孟勇
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昇佳電子股份有限公司
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Abstract

本發明係有關一種感測訊號的運算方法及其電路，其藉由一類比數位轉換單元先行處理具有最高有效位元(MSB)的輸入訊號至少一次，爾後，處理具有最低有效位元(LSB)與最高有效位元(MSB)的輸入訊號，並總和所有輸入訊號，因而簡化類比數位轉換單元的處理步驟，並縮短時間。

Description

感測訊號的運算方法
本發明係有關一種運算方法，尤其是一種感測類比訊號的運算方法。
距離感測器(Proximity Sensor，PS)及環境光線感測器(Ambient Light Sensor，ALS)已廣泛地應用於電子裝置，例如：現今人手一機的手機或平板，即智慧型手機、可攜式行動裝置。常見的實例為智慧型手機於通話時，會透過距離感測器偵測使用者與手機面板的距離，以讓智慧型手機內的控制單元依據距離感測器感測結果判斷是否關閉手機面板之觸控或顯示等功能。
如第一A圖與第一B圖所示，現有技術中，距離感測裝置1’利用一光源2’所產生之光線L1(例如：發光二極體LED產生紅外線)經反射體O(例如：人體或其他可反射光線之物件)反射後而產生對應之反射光線L2，而被光感測器3’所接收，進而提供距離感測結果，但光感測器3’之感測結果包含環境光A的成分，為避免環境光A的成分影響，可讓光感測器3’於光源2’開啟及關閉狀態下分別進行感測，再將環境光A的成分扣除以削減環境光影響。然而，如第二A圖與第二B圖所示，倘若環境光A為來自於日光燈的情況下，基於一般日光燈供電為交流電源，而導致環境光A存在照度強弱起伏。如果光感測器3’於光源2’開啟ON及關閉OFF狀態下的感測時間點間隔過長，兩次感測時環境光A的照度差異較大(如第二A圖所示之第一感測間隔gap1)，會導致距離感測裝置1’無法有效將環境光A的成分扣除，造成感測誤差較大。為了避免環境光影響造成的誤差過大，一般 會嘗試縮短光源2’開啟ON及關閉OFF狀態下的感測時間點間隔，以縮小兩次感測時環境光A的照度差異(如第二B圖所示之第二感測間隔gap2)，且通常會以多組感測結果進行距離感測結果校正。
然而，由於光感測器3’之每一次感測結果利用類比數位轉換單元轉換為數值資料時，均包含最高有效位元運算與最低有效位元運算，而最低有效位元運算受限於類比數位轉換單元的精確度限制，會發生量化誤差(quantization error)，即每一次感測結果均包含量化誤差。因此，當距離感測裝置1’依據光感測器3’於光源2’開啟ON及關閉OFF狀態下的多組感測結果校正而獲得最終感測結果時，此最終感測結果即包含多個量化誤差的總和，將對距離感測裝置1’的精確度造成不良影響。
基於上述之問題，本發明提供一種感測訊號的運算方法及其電路，以減少量化誤差，並進一步藉由減少最低有效位元的合併運算次數而縮短類比數位轉換單元的運算時間。
本發明之一目的，提供一種感測訊號的運算方法及其電路，其藉由減少最低有效位元之運算並搭配最高有效位元之累積運算，並於最後一階累積運算結合最低有效位元資料進行合併運算，而簡化類比數位轉換單元的運算過程，因而讓類比數位轉換單元輸出具較少量化誤差之的輸出結果。
本發明揭示了一種感測訊號的運算方法，其先運算一輸入訊號產生對應之輸出結果並擷取對應之一最高有效位元資料，然後合併至下一輸入訊號，循環直到最後運算最後一筆輸入訊號合併對應之最後一最高有效位元資料與一最低有效位元資料，因而將該些個最高有效位元資料與該最低有效位元資料進行合併運算，因而產生一輸出訊號。藉由減少該最低有效位元資料的運算，因而縮短整體總和運算所耗費的時間，且減少該最低有效位元資料的運算而對應減少量化誤差。
本發明揭示了一種感測訊號的運算電路，其累積運算複數個輸入訊號之複數個最高有效位元資料，並與該些輸入訊號之最後一者一併提取最高有效位元與最低有效位元資料，以進行合併運算，而產生一輸出訊號。如此本發明因僅在最後一輸入訊號合併運算最低有效位元資料，因而縮短整體總和運算所耗費的時間，且因最後一者方才合併運算最低有效位元資料，因而相對應將整體量化誤差總數減少至一量化誤差。
1’:距離感測裝置
2’:光源
3’:光感測器
1:運算電路
12:加總單元
22:第一暫存元件
24:第二暫存元件
26:第三暫存元件
28:第四暫存元件
A:環境光
ADC:類比數位轉換單元
ADM:類比域
I1:第一輸入端
I2:第二輸入端
IN1:第一類比輸入訊號
IN2:第二類比輸入訊號
ISW1:第一輸入開關
ISW2:第二輸入開關
DDM:數位域
DL:最低有效位元資料
DM:最高有效位元資料
DM1:第一最高有效位元資料
DM2:第二最高有效位元資料
DM3:第三最高有效位元資料
DM4:第四最高有效位元資料
gap1:第一感測間隔
gap1:第二感測間隔
L1:光線
L2:反射光線
O:反射體
O1:第一輸出端
O2:第二輸出端
ON:開啟
OFF:關閉
OP:運算放大器
OUT:數位輸出訊號
OUT1:第一數位輸出訊號
OUT2:第二數位輸出訊號
RES:暫存資料
S:運算單元
SW1:第一開關元件
SW2:第二開關元件
SW3:第三開關元件
SW4:第四開關元件
T1:第一期間
T2:第二期間
T3:第三期間
TD1:第一運算期間
TD2:第二運算期間
TD3:第三運算期間
TD4:第四運算期間
V1:第一電位
V2:第二電位
V3:第三電位
V4:第四電位
V5:第五電位
V6:第六電位
第一A圖：其為習知技術之距離感測於開啟光源之示意圖；第一B圖：其為習知技術之距離感測於關閉光源之示意圖；第二A圖：其為習知技術之交流訊號對感測間隔之示意圖；第二B圖：其為習知技術之交流訊號對感測間隔之示意圖；第三圖：其為本發明之一實施例之流程圖；第四圖：其為第三圖之細部說明之流程圖；第五A圖：其為本發明之一實施例之方塊圖；第五B圖：其為本發明之一實施例之包含溢位之方塊圖；第六A圖：其為本發明之一實施例之電路圖；第六B圖：其為本發明之一實施例之暫存資料之示意圖；第六C圖：其為本發明之一實施例之合併運算之示意圖；第七圖：其為本發明之另一實施例之時間對訊號之波形圖；第八A圖：其為本發明之另一實施例之方塊圖；第八B圖：其為本發明之另一實施例之包含溢位之方塊圖；第九A圖：其為本發明之另一實施例之電路圖；第九B圖：其為本發明之另一實施例之暫存資料之示意圖；第九C圖：其為本發明之另一實施例之合併運算之示意圖；第十圖：其為本發明之另一實施例之時間對訊號之波形圖； 第十一圖：其為習知技術之運算時間之示意圖；以及第十二圖：其為本發明之運算時間之示意圖。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：有鑑於習知類比數位轉換過程中，最高有效位元資料與最低有效位元資料占用較多運算時間，且每一次轉換運算導致複數個量化誤差，若能夠降低該量化誤差並縮短轉換運算的時間，即能夠達到較為有效率且低誤差之類比數位轉換運算，據此，本發明遂提出一種感測訊號的運算方法及其電路，以解決習知技術所造成之運算時間較長與量化誤差較多之問題。
以下，將進一步說明本發明揭示一種感測訊號的運算方法及其電路所包含之特性、所搭配之結構：首先，請參閱第三圖，其為本發明之一實施例之流程圖。如圖所示，本發明之感測訊號的運算方法，為應用於一類比數位轉換單元之輸入輸出，該運算方法之步驟包含：步驟S5：依序接收數個類比輸入訊號；步驟S10：運算一類比輸入訊號對應之最高有效位元資料，並將餘數(residue)合併至下一類比輸入訊號運算；以及步驟S20：循環至運算最後一類比輸入訊號後，運算最後一類比輸入訊號之最高有效位元資料與最低有效位元資料，以產生數位輸出訊號。
於步驟S5中，依序連續接收複數個類比輸入訊號，接續於步驟S10中，並藉由累積運算該些類比輸入訊號所具有之複數個最高有效位元(Most Significant Bit，MSB)資料，以及將每次進行最高有效位元運算後的餘數(residue)合併至下一類比輸入訊號。於步驟S20中，直到運算該些類比輸入訊號之最後一者時，一併運算最後一MSB資料與之一最低有效位元(Least Significant Bit，LSB)資料，因此每次產生輸出訊號時僅執行一次最低有效位元運算，就量化誤差的數 量而言，每產生一次數位輸出訊號僅包含一量化誤差，使最低有效位元運算的量化誤差對於感測結果的精確度影響大幅縮小。
且，進一步地，如第四圖所示，步驟S10中包含：步驟S110：運算一類比輸入訊號之MSB資料並暫存；步驟S115：判斷該類比輸入訊號是否為最後一類比輸入訊號；以及步驟S120：當判斷該類比輸入訊號並非最後一類比輸入訊號時，將最高有效位元運算後的餘數合併至下一類比輸入訊號。
請一併參閱第五A圖，為了執行本發明上述實施例之感測訊號的運算方法，在搭配一類比數位轉換單元ADC的運算電路1中，加總單元10依序接收複數個類比輸入訊號IN，例如依序接收四個類比輸入訊號IN，並在類比域ADM運算前三個類比輸入訊號IN中對應的MSB資料DM1、DM2、DM3，且每次運算MSB資料DM1、DM2、DM3後，由於前三個類比輸入訊號IN並非最後一類比輸入訊號，因此將最高有效位元運算後的餘數RES合併至下一類比輸入訊號。該類比數位轉換單元ADC仍會運算第四個類比輸入訊號IN的MSB資料DM4，然而特別的是，作為最後一次輸入的類比輸入訊號IN，該類比數位轉換單元ADC亦將運算第四個類比輸入訊號IN對應之LSB資料DL；其中，第四個類比輸入訊號IN已合併累積了前三個類比輸入訊號IN最高有效位元運算後的餘數RES。在數位域DDM中，一運算單元S可供暫存或運算上述MSB資料DM1~DM4以及LSB資料DL，以產生數位輸出訊號OUT，例如，該運算單元S可以進行將第一MSB資料DM1、第二MSB資料DM2、第三MSB資料DM3、第四MSB資料DM4與LSB資料DL加總之累加運算，以形成數位輸出訊號OUT=DM1+DM2+DM3+DM4+DL。
更詳言之，請進一步參閱第三圖與第四圖，作為第一個類比輸入訊號IN，於步驟S110中，自第一個類比輸入訊號IN進行最高有效位元運算出對應之第一MSB資料DM1，而由該運算單元S暫存第一MSB資料DM1，且接續於步驟S115中判斷該第一個類比輸入訊號IN是否最後一類比輸入訊號，經判斷為否 時，接續執行步驟S120，將最高有效位元運算後的餘數RES合併至下一類比輸入訊號，並反覆針對下一類比輸入訊號(第二個類比輸入訊號IN)接續執行步驟S110。反覆執行前述流程，當步驟S110自第四個類比輸入訊號IN運算出對應之第四MSB資料DM4後，於步驟S115判斷該第四個類比輸入訊號IN即是最後一類比輸入訊號，故接續執行步驟S20；於步驟S20中，運算第四個類比輸入訊號IN對應之LSB資料DL，並以該運算單元S暫存或運算上述MSB資料DM1~DM4以及LSB資料DL，以對應產生數位輸出訊號OUT，並輸出至數位域DDM。值得注意的是，該運算單元S可以於每次接收MSB資料DM1~DM4以及LSB資料DL後進行即時運算(例如前述累加運算)；或者，該運算單元S亦可在接收全部MSB資料DM1~DM4以及LSB資料DL後，統一進行運算；又或者，在本發明部分實施例中，該運算單元S僅供暫存上述MSB資料DM1~DM4以及LSB資料DL而不作額外運算，並將其作為數位輸出訊號OUT供其它系統使用。
也就是說，上述之該些個步驟S110、步驟S120重複執行複數次於擷取該些類比輸入訊號IN之該些個MSB資料DM1、DM2、DM3，該些MSB資料DM1、DM2、DM3被暫存或運算，直到接收最後一筆類比輸入訊號並執行步驟S110、步驟S20而讓運算電路1擷取最後一筆類比輸入訊號對應之第四MSB資料DM4與LSB資料DL並暫存或合併運算，以產生該數位輸出訊號OUT。另外，如第五A圖與第五B圖所示，其為本發明運算電路1一實施例之方塊圖，在運算電路1中，該類比數位轉換單元ADC連接該運算單元S，因此上述MSB資料DM1~DM4以及LSB資料DL可以被暫存於該運算單元S中，並進一步如第五B圖所示，由於在前述實施例中，該運算單元S可以進行將上述MSB資料DM1~DM4以及LSB資料DL加總之累加運算，倘若產生之運算結果進位時，該數位輸出訊號OUT中可以具有一溢位(OVERRANGE)資料OD，請進一步參閱第六A圖，其為本發明運算電路1之的部分電路圖；如圖所示，其包含一運算放大器OP、一第一暫存元件22、一第二暫存元件24，以對應於加總單元10與類比數位轉換單元ADC，其中，第一暫存元件22耦接於運算放大器OP之一輸出端一輸入端，以及第二暫存元件24耦接於運算放大器OP 之輸出端或輸入端。其中，該第一暫存元件22與配合運算放大器OP組成類比數位轉換單元ADC(例如Sigma-Delta ADC)所需的積分器，用以取樣該些類比輸入訊號IN，供該類比數位轉換單元ADC運算該些類比輸入訊號IN的MSB資料DM1、DM2、DM3、DM4，並且以該第二暫存元件24將最高有效位元運算後的餘數RES合併至下一類比輸入訊號，詳述如下：第一暫存元件22之一第一端耦接於運算放大器OP之一第一輸入端I1，第一暫存元件22之一第二端耦接於該運算放大器OP之一第一輸出端O1，第二暫存元件24之一第一端與一第二端分別耦接一第一開關元件SW1與一第二開關元件SW2，第一開關元件SW1耦接運算放大器OP之第一輸入端I1，第二開關元件SW2耦接運算放大器OP之第一輸出端O1。其中第一暫存元件22與第二暫存元件24在本實施例係以電容元件做為舉例說明，以供暫存類比訊號。此外，第一輸入端I1為進一步耦接一第一輸入開關ISW1，即控制運算放大器OP接收類比輸入訊號IN時閉合，其餘時間為開啟而斷路。
如第六B圖與第六C圖所示，並一併參閱第七圖，在運算放大器OP接收類比輸入訊號IN後，即在第一期間T1，第一暫存元件22經接收類比輸入訊號IN後，而在擷取MSB資料DM1、DM2、DM3或DM4時達到第一電位V1，因而讓第一輸出端O1的端點電位達到第一電位V1；在進入第二期間T2時，該類比數位轉換單元ADC已完成最高位元有效運算，故此時第一輸出端O1的端點電位將被扣除取MSB資料DM1、DM2、DM3或DM4的成分而達到第二電位V2，此時由第一開關元件SW1呈開啟狀態而斷路，第二開關元件SW2為閉合狀態而導通，故第二暫存元件24可以儲存第二電位V2資料(即最高有效位元運算後的餘數RES)；最後在進入第三期間T3前，由第一開關元件SW1呈閉合狀態而導通，第二開關元件SW2為開啟狀態而斷路，使第二暫存元件24可在進入第三期間T3時將所儲存的第二電位V2合併至下一類比輸入訊號合併運算。
在以上實施例，該些類比輸入訊號IN的MSB資料DM1~DM4以及LSB資料DL係被加總運算來產生數位輸出訊號OUT，因此將最高有效位元運算後的餘數RES合併至下一類比輸入訊號時，亦採用加總方式進行。然而，如前所 述，若本發明係的運算方法及其電路要應用於距離感測裝置，為避免環境光的成分影響，需讓光感測器於光源開啟及關閉狀態下分別進行感測，再將環境光的成分扣除以削減環境光影響，為此本發明係的運算方法及其電路的另一實施例如下所述。
請參閱第八圖，其為本發明另一實施例運算電路1之方塊圖，可供應用於本發明另一實施例之感測訊號的運算方法。其中，第五A圖與第八圖之差異在於第八圖之加總單元12進一步包含相減功能，且將類比輸入訊號IN進一步包含區隔為第一類比輸入訊號IN1與第二類比輸入訊號IN2，其中第一類比輸入訊號IN1與第二類比輸入訊號IN2不同相位。其中，第一類比輸入訊號IN1可以為光感測器於光源開啟狀態下進行感測所得到的結果；第二類比輸入訊號IN2可以為光感測器於光源關閉狀態下進行感測所得到的結果。
在本發明另一實施例之感測訊號的運算方法中，若該運算電路同樣依序接收四個類比輸入訊號IN，第一個和第三個類比輸入訊號IN為第一類比輸入訊號IN1(例如光源開啟狀態下進行感測所得到的結果)，第二個和第四個類比輸入訊號IN為第二類比輸入訊號IN2(例如光源關閉狀態下進行感測所得到的結果)。據此，該運算單元S可以將由第一類比輸入訊號IN1所得到的MSB資料DM1、DM3減去由第二類比輸入訊號IN2所得到的MSB資料DM2、DM4，同時由於最後一類比輸入訊號為第二類比輸入訊號IN2，再減去由第最後一類比輸入訊號所得到的LSB資料DL，以形成數位輸出訊號OUT=DM1-DM2+DM3-DM4-DL。如此，當第一類比輸入訊號IN1可以為光感測器於光源開啟狀態下進行感測所得到的結果；第二類比輸入訊號IN2可以為光感測器於光源關閉狀態下進行感測所得到的結果時，環境光的成分即可於數位輸出訊號OUT中被有效扣除。值得注意的是，本領域技術人員斟酌本案說明書後，可以聯想到將第一類比輸入訊號IN1與第二類比輸入訊號IN2的排列及應用方式交換，以形成類似於-DM1+DM2-DM3+DM4+DL的數位輸出訊號OUT，如此仍然不超出本發明所揭露的範疇。
另外，由於第一類比輸入訊號IN1與第二類比輸入訊號IN2係交錯輸入，故該將最高有效位元運算後的餘數RES合併至下一類比輸入訊號時，需將 餘數RES從下一類比輸入訊號當中扣除。舉例而言，請參閱第九A圖至第九C圖以及第十圖，其為本發明之另一實施例之電路圖、暫存資料之示意圖與合併運算之示意圖；其中第六A圖至第六C圖與第九A圖至第九C圖之差異在於第九A圖至第九C圖進一步包含第三暫存元件26與第四暫存元件28，第一暫存元件22與第二暫存元件24之連接關係與第三暫存元件26與第四暫存元件28之連接關係為對稱。藉此，在以上實施例中，將最高有效位元運算後的餘數RES合併至下一類比輸入訊號時，即可採用將餘數RES從下一類比輸入訊號當中扣除的方式進行。值得注意的是，無論是該第一暫存元件22與配合運算放大器OP組成類比數位轉換單元ADC(例如Sigma-Delta ADC)所需的積分器，均係以該暫存元件與配合運算放大器OP組成類比數位轉換單元ADC(例如Sigma-Delta ADC)所需的積分器進行說明，進而將餘數RES儲存在額外設置暫存元件中，再合併至積分器的暫存元件。然而若該類比數位轉換單元ADC為cyclic ADC或pipeline ADC等其它形式的類比數位轉換單元時，該餘數RES儲可以直接儲存於取樣放大器(sample and hold amplifier)而非積分器中，本發明並不以此為限。
如第十一圖所示，同樣就前述實施例中採用二次光源開啟狀態與二次光源關閉狀態對應之四次感測訊號作為類比輸入訊號為例進行說明。習知感測訊號運算方法為運算每一個類比輸入訊號的最高有效位元資料DM與最低有效位元資料DL，因而讓每一次運算期間TD1、TD2、TD3、TD4皆是滿載(Full length)運算，例如：以16位元長的感測訊號進行說明，簡單假設每位元運算時間為1微秒(μs)，則習知運算方法為了完成最高有效位元資料DM與最低有效位元資料DL之運算，於每一次運算期間TD1、TD2、TD3、TD4均需消耗16微秒，這不但導致類比數位轉換運算的總耗時長達64微秒，且在光源開啟及關閉狀態下的感測時間點將受到運算期間TD1、TD2、TD3、TD4的限制，需間隔至少16微秒。況且，每次進行最低有效位元資料DL的合併運算都會導致運算結果產生量化誤差(Quantization error)，因為一共執行四次最低有效位元資料DL，故數位輸出訊號OUT中涵括了四次量化誤的影響。
如十二圖所示，本發明之感測訊號運算方法為每一次運算期間TD1、TD2、TD3、TD4擷取最高有效位元資料DM，但僅在最後一次運算期間進行最低有效位元資料DL運算，如此同樣就前述實施例中採用二次光源開啟狀態與二次光源關閉狀態對應之四次感測訊號作為類比輸入訊號為例進行說明。由於最低有效位元資料DL之運算僅執行一次，就量化誤差而言，本發明之數位輸出訊號OUT中止會存在一次量化誤差的影響，即大幅減少量化誤差對於感測訊號的精確度影響。且第一運算期間TD1至第三運算期間TD3僅取樣MSB資料DM，僅僅將最高有效位元運算後的餘數RES合併至下一類比輸入訊號，並不會執行最低有效位元運算，故第一運算期間TD1至第三運算期間TD3均非完整運算，因而有效縮短運算時間。例如：同樣以16位元長的感測訊號進行說明，若最有效位元資料DM為4位元，而最低有效位元資料DL為12位元，則第一運算期間TD1至第三運算期間TD3僅會4微秒的高有效位元運算，即使擷取餘數RES以及將餘數RES合併至下一類比輸入訊號各需消耗約1微秒，第一運算期間TD1至第三運算期間TD3也僅個別消耗6微秒。這會使得類比數位轉換運算的總耗時縮短至34微秒，而且在光源開啟及關閉狀態下的感測時間點可由前述16微秒大幅縮段至6微秒，可大幅縮短距離感測器在光源開啟及關閉狀態下的感測時間點間隔。
綜上所述，本發明之感測訊號的運算方法及其電路，其透過多次擷取最高有效位元資料並暫存，以與在最後一次擷取之最高有效位元資料與最低有效位元資料整合運算，而縮短運算時間並減少量化誤差。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10:加總單元
ADC:類比數位轉換單元
ADM:類比域
IN1:第一輸入訊號
DDM:數位域
OUT:輸出訊號
RES:暫存輸出訊號

Claims (5)

  1. 一種感測訊號的運算方法，其中該感測訊號包含數個類比輸入訊號，該運算方法的步驟包含：依序接收數個類比輸入訊號；運算一類比輸入訊號對應之一最高有效位元資料，並將餘數合併至下一類比輸入訊號運算；以及循環至合併運算最後一類比輸入訊號時，合併運算一最高有效位元資料與一最低有效位元資料，以產生一數位輸出訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感測訊號的運算方法，其中於運算一類比輸入訊號對應之一最高有效位元資料，並將餘數合併至下一類比輸入訊號運算之步驟中，其包含：運算該類比輸入訊號對應產生一最高有效位元資料，並暫存該最高有效位元資料；以及將該最高有效位元運算的餘數與下一類比輸入訊號合併運算。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之感測訊號的運算方法，其中於運算該類比輸入訊號對應產生一最高有效位元資料，並暫存該最高有效位元資料之步驟中，暫存之該些最高有效位元資料與對應之下一類比輸入訊號的最高有效位元資料相減或相加。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之感測訊號的運算方法，其中於將該最高有效位元運算的餘數與下一類比輸入訊號合併運算之步驟中，該最高有效位元運算的餘數與下一類比輸入訊號相減或相加。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之感測訊號的運算方法，其中將該數位輸出訊號之一溢位資料儲存於一溢位空間。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW469693B (en) * 1999-02-25 2001-12-21 Texas Instruments Inc A system and method for optimizing signal processing via a unique truncating and rounding
TWI249903B (en) * 2005-03-16 2006-02-21 Univ Tsinghua Multi-step analog/digital converter and on-line calibration method thereof
TWI335141B (en) * 2009-01-20 2010-12-21 Himax Media Solutions Inc A/d converter and method for converting analog signals into digital signals
TWI407702B (zh) * 2010-04-27 2013-09-01 Univ Nat Taiwan 次區間的類比數位轉換裝置及其方法
TWI426711B (zh) * 2010-04-15 2014-02-11 Univ Nat Taiwan 具自時脈的類比數位轉換裝置及其方法
TWI473436B (zh) * 2012-07-06 2015-02-11 Omnivision Tech Inc 具有多種類比數位轉換器模式之混合類比數位轉換器
TWI484760B (zh) * 2011-06-22 2015-05-11 Linear Techn Inc 同步取樣單端與差動雙輸入類比數位轉換器及其方法
TWI497918B (zh) * 2012-12-28 2015-08-21 Ind Tech Res Inst 類比數位轉換器及其數位類比轉換器的電容權重估算方法
TWI521887B (zh) * 2013-12-06 2016-02-11 碩頡科技股份有限公司 連續近似式類比數位轉換器
TWI542147B (zh) * 2011-11-11 2016-07-11 英特希爾美國公司 具有偏移補償的光學鄰近感測器、用於光學鄰近感測器的方法、包含光學鄰近感測器的系統
TWI558107B (zh) * 2012-10-16 2016-11-11 美國博通公司 將類比訊號轉換成數位訊號的裝置及方法
TW201830871A (zh) * 2016-12-23 2018-08-16 美商艾孚諾亞公司 多核心連續逼近暫存器類比數位轉換器
EP2863192B1 (en) * 2013-10-15 2018-12-05 ams AG Optical sensor arrangement and method for light sensing

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4196420A (en) * 1978-05-30 1980-04-01 National Semiconductor Corporation Expanded analog-to-digital converter having one-half LSB shift
JPS6079826A (ja) * 1983-10-06 1985-05-07 Toshiba Corp シリアル出力形ａ／ｄ変換器
US7289054B1 (en) * 2006-06-13 2007-10-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Parallel oversampling algorithmic A/D converter and method of using the same
CN101853626B (zh) * 2007-01-12 2012-08-08 联詠科技股份有限公司 驱动装置
US7907061B2 (en) * 2007-11-14 2011-03-15 Intersil Americas Inc. Proximity sensors and methods for sensing proximity
CN101625604A (zh) * 2008-07-08 2010-01-13 华硕电脑股份有限公司 提高空间指向装置精确度的方法及装置
JP2010063055A (ja) * 2008-09-08 2010-03-18 Sony Corp 逐次比較型ａ／ｄ変換器、逐次比較型ａ／ｄ変換器の制御方法、固体撮像装置および撮像装置
CN101888172B (zh) * 2010-07-09 2015-05-13 矽创电子股份有限公司 功率因子修正装置
CN102904573A (zh) * 2011-07-29 2013-01-30 联发科技（新加坡）私人有限公司 模数转换器及模数转换方法
US9146304B2 (en) * 2012-09-10 2015-09-29 Apple Inc. Optical proximity sensor with ambient light and temperature compensation
DE102014100696B3 (de) * 2014-01-22 2014-12-31 Sick Ag Entfernungsmessender Sensor und Verfahren zur Erfassung und Abstandsbestimmung von Objekten

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW469693B (en) * 1999-02-25 2001-12-21 Texas Instruments Inc A system and method for optimizing signal processing via a unique truncating and rounding
TWI249903B (en) * 2005-03-16 2006-02-21 Univ Tsinghua Multi-step analog/digital converter and on-line calibration method thereof
TWI335141B (en) * 2009-01-20 2010-12-21 Himax Media Solutions Inc A/d converter and method for converting analog signals into digital signals
TWI426711B (zh) * 2010-04-15 2014-02-11 Univ Nat Taiwan 具自時脈的類比數位轉換裝置及其方法
TWI407702B (zh) * 2010-04-27 2013-09-01 Univ Nat Taiwan 次區間的類比數位轉換裝置及其方法
TWI484760B (zh) * 2011-06-22 2015-05-11 Linear Techn Inc 同步取樣單端與差動雙輸入類比數位轉換器及其方法
TWI542147B (zh) * 2011-11-11 2016-07-11 英特希爾美國公司 具有偏移補償的光學鄰近感測器、用於光學鄰近感測器的方法、包含光學鄰近感測器的系統
TWI473436B (zh) * 2012-07-06 2015-02-11 Omnivision Tech Inc 具有多種類比數位轉換器模式之混合類比數位轉換器
TWI558107B (zh) * 2012-10-16 2016-11-11 美國博通公司 將類比訊號轉換成數位訊號的裝置及方法
TWI497918B (zh) * 2012-12-28 2015-08-21 Ind Tech Res Inst 類比數位轉換器及其數位類比轉換器的電容權重估算方法
EP2863192B1 (en) * 2013-10-15 2018-12-05 ams AG Optical sensor arrangement and method for light sensing
TWI521887B (zh) * 2013-12-06 2016-02-11 碩頡科技股份有限公司 連續近似式類比數位轉換器
TW201830871A (zh) * 2016-12-23 2018-08-16 美商艾孚諾亞公司 多核心連續逼近暫存器類比數位轉換器

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