TWI878018B

TWI878018B - 單斜率類比數位轉換器及校正方法

Info

Publication number: TWI878018B
Application number: TW113104424A
Authority: TW
Inventors: 陳治雄; 夏浚清; 許有津
Original assignee: 瑞鼎科技股份有限公司
Priority date: 2024-02-05
Filing date: 2024-02-05
Publication date: 2025-03-21
Also published as: TW202533534A; CN120433774A

Abstract

一種單斜率類比數位轉換器包含第一構件、第二構件、第三構件以及第四構件。第一構件用於自第一參考電壓、第二參考電壓以及待轉換電壓中選擇其中之一者為輸出。第二構件用於將該第一構件的輸出與斜坡訊號的當前電壓進行比較。第三構件用於根據該第二構件的比較結果輸出對應之量測數位值。第四構件用於進行校正以將該量測轉換數位值校正為理想轉換數位值的第四構件。其中該第四構件至少根據對應第一參考電壓的第一量測數位值及第一理想數位值、以及對應第二參考電壓的第二量測數位值及第二理想數位值進行該校正。

Description

單斜率類比數位轉換器及校正方法

本發明關於一種單斜率類比數位轉換器及校正方法；特別是關於透過參考電壓校正所得數位值的單斜率類比數位轉換器及校正方法。

單斜率(Single-Slope)類比數位轉換器(ADC)具有高解析度的優點。但因其電路架構，Single-Slope ADC具有低轉換率的特徵。因此Single-Slope ADC常用於需要精密判斷但輸出頻率較為不高的系統中。舉例來說，於指紋辨識或影像辨識系統中，需要對像素單元所產生的感應電壓進行類比數位轉換。因為指紋辨識或影像辨識系統對於類比數位轉換的需求為高解析度且所產出的頻率不高，因此可以選用Single-Slope ADC作為類比數位轉換的元件。

於先前技術中，Single-Slope ADC的轉換原理是利用輸入訊號(待轉換訊號)與斜坡電壓進行比較，再透過計數器同步計數。當輸入訊號與斜坡電壓產生比較結果時，可以從計數器得到待轉換訊號所對應的數位值。

然而，斜坡電壓大多由系統電路所產生，斜坡電壓的斜率，會因為電路上的差異或者其他因素影響而導致斜率偏差。舉例來說，請參照圖1，圖1說明輸入訊號(VIN)與數位值(DOUT)之間的關係可以由理想斜坡電壓(I)來轉換。以類比電壓值(VP)為例，類比電壓值(VP)透過理想斜坡電壓(I)轉換後將會得到理想數位值(DI)。然而，當理想斜坡電壓(I)因各種因素導致偏差時，如斜坡訊號(M)所示，此時類比電壓值(VP)轉換出的量測數位值(DM)將會與理想數位值(DI)有不同的差異。量測數位值(DM)與理想數位值(DI)之間的差異會導致後續系統判斷上的失真或誤判。

由上述可知，在Single-Slope ADC的架構上，先前技術仍存在許多問題需要克服解決。

因此，本發明提出一種單斜率類比數位轉換器及校正方法，藉以有效地解決先前技術所遭遇到的問題。

本發明的目的之一在於提供一種可以校正斜坡電壓偏移的單斜率類比數位轉換器及校正方法。

本發明的目的之一在於提供一種可以不因各種變因導致類比數位轉換失準的單斜率類比數位轉換器及校正方法。

據本發明之一較佳具體實施例為一種單斜率類比數位轉換器。單斜率類比數位轉換器包含第一構件、第二構件、第三構件以及第四構件。第一構件用於自第一參考電壓、第二參考電壓以及待轉換電壓中選擇其中之一者為輸出。第二構件用於將第一構件的輸出與斜坡訊號的當前電壓進行比較。第三構件用於根據第二構件的比較結果輸出對應之量測數位值。其中第一參考電壓對應第一量測數位值、第二參考電壓對應第二量測數位值、以及待轉換電壓對應量測轉換數位值。第四構件用於進行校正以將量測轉換數位值校正為理想轉換數位值的第四構件。其中第四構件至少根據對應第一參考電壓的第一理想數位值、對應第二參考電壓的第二理想數位值、第一量測數位值、以及第二量測數位值進行校正。

於一實施例中，第一參考電壓以及第二參考電壓選自待轉換電壓的可能電壓範圍外。

於一實施例中，第一參考電壓以及第二參考電壓小於或者大於待轉換電壓。

於一實施例中，斜坡訊號的訊號變化範圍至少包含第一參考電壓、第二參考電壓以及待轉換電壓的可能電壓範圍。

於一實施例中，第一構件選自多工器、選擇器及切換器其中之一。

據本發明之一較佳具體實施例為一種單斜率類比數位轉換器。單斜率類比數位轉換器包含選擇單元、比較單元以及計數單元。選擇單元用以根據控制訊號自第一參考電壓、第二參考電壓以及待轉換電壓中選擇其中之一者為輸出。比較單元的第一輸入端耦接至選擇單元的輸出，比較單元的第二輸入端耦接至斜坡訊號源以接收斜坡訊號；當斜坡訊號的當前電壓相比於第一輸入端的電壓為轉態時，自比較單元的輸出端輸出比較結果訊號。計數單元耦接至輸出端，其中計數單元根據時脈訊號進行數位值計數，當計數單元接收比較結果訊號時，輸出當前量測數位值。其中第一參考電壓對應第一量測數位值、第二參考電壓對應第二量測數位值、以及待轉換電壓對應量測轉換數位值。其中量測轉換數位值根據對應第一參考電壓的第一理想數位值、對應第二參考電壓的第二理想數位值、第一量測數位值、以及第二量測數位值被校正為理想轉換數位值。

於一實施例中，單斜率類比數位轉換器進一步包含：耦接至計數單元的控制單元，控制單元用以提供控制訊號；其中控制訊號根據比較結果訊號的產生進行切換。

於一實施例中，單斜率類比數位轉換器進一步包含：耦接至計數單元的校正單元，校正單元用以至少儲存第一量測數位值以及第二量測數位值，並將量測轉換數位值校正為理想轉換數位值。

據本發明之一較佳具體實施例為一種用於單斜率類比數位轉換器的校正方法。校正方法包含：自第一參考電壓、第二參考電壓以及待轉換電壓中選擇其中之一者為待比較電壓；將待比較電壓與斜坡訊號的當前電壓進行比較以輸出比較結果訊號；根據比較結果訊號輸出對應之量測數位值；其中第一參考電壓對應第一量測數位值、第二參考電壓對應第二量測數位值、以及待轉換電壓對應量測轉換數位值；以及進行校正以將量測轉換數位值校正為理想轉換數位值；其中校正至少根據對應第一參考電壓的第一理想數位值、對應第二參考電壓的第二理想數位值、第一量測數位值、以及第二量測數位值。

根據上述單斜率類比數位轉換器及校正方法，透過提供第一參考電壓與第二參考電壓來評估單斜率類比數位轉換器中斜坡訊號的偏移量。具體來說，輸入第一參考電壓與第二參考電壓可以獲得第一參考電壓所對應第一量測數位值與第二參考電壓所對應第二量測數位值。將第一量測數位值及第二量測數位值與第一理想數位值及第二理想數位值進行校正。如此可以得到斜坡訊號的偏移量，並藉此將待轉換電壓所對應的量測轉換數位值校正為理想轉換數位值。

10:單斜率類比數位轉換器

11:第一構件

12:第二構件

13:第三構件

14:第四構件

20:單斜率類比數位轉換器

21:選擇單元

22:比較單元

221:第一輸入端

222:第二輸入端

223:輸出端

23:計數單元

24:校正單元

25:控制單元

CA:校正/校正機制

CLK:時脈訊號

CS:控制訊號

DM:量測數位值/量測轉換數位值

DMR1:第一量測數位值

DMR2:第二量測數位值

DI:理想數位值/理想轉換數位值

DIR1:第一理想數位值

DIR2:第二理想數位值

DO:當前量測數位值

M:實際斜坡訊號

I:理想斜坡訊號

V11,V21:電壓

VP:待轉換電壓

VR1:第一參考電壓

VR2:第二參考電壓

VRAMP:斜坡訊號

RS:斜坡訊號源

S1,S2,S3,S4:步驟

本發明中所呈現的附圖係為了幫助描述本發明的各個實施例。然而，為了簡化附圖及/或突顯附圖所要呈現之內容，附圖中習知的結構及/或元件將可能以簡單示意的方式繪出或是以省略的方式呈現。另一方面，附圖中元件的數量可以為單數亦可為複數。本發明中所呈現的附圖僅是為了解說這些實施例而非對其進行限制。

圖1為說明斜坡訊號偏移導致類比數位轉換產生誤差的示意圖。

圖2為本發明第一實施例中，單斜率類比數位轉換器的方塊圖。

圖3A說明在理想斜坡訊號中，類比數位轉換結果的示意圖。

圖3B說明在實際斜坡訊號中，類比數位轉換結果的示意圖。

圖4說明第一參考電壓及第二參考電壓其他配置的示意圖。

圖5為本發明第二實施例中，單斜率類比數位轉換器的方塊圖。

圖6為本發明第二實施例中，具有控制單元的單斜率類比數位轉換器的方塊圖。

圖7為本發明第二實施例中，具有校正單元的單斜率類比數位轉換器的方塊圖。

圖8為本發明第三實施例中，單斜率類比數位轉換器的校正方法的流程圖。

對本文中使用諸如「第一」、「第二」等名稱的元件的任何引用通常不限制這些元件的數目或順序。相反，這些名稱在本文中用作區分兩個或更多個元件或元件實例的便利方式。因此，應當理解的是，請求項中的名稱「第一」、「第二」等不一定對應於書面描述中的相同名稱。此外，應當理解的是，對第一和第二元件的引用並不表示只能採用兩個元件或者第一元件必須在第二元件之前。關於本文中所使用之「包含」、「包括」、「具有」、「含有」等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

術語「耦接」在本文中用於指代兩個結構之間的直接或間接電耦接。例如，在間接電耦接的一個示例中，一個結構可以經由電阻器、電容器或電感器等被動元件被耦接到另一結構。

在本發明中，詞語「示例性」、「例如」用於表示「用作示例、實例或說明」。本文中描述為「示例性」、「例如」的任何實現或方面不一定被解釋為比本發明的其他方面優選或有利。如本文中關於規定值或特性而使用的術語「大約」、「大致」旨在表示在規定值或特性的一定數值(例如，10%)以內。

根據本發明第一實施例為一種單斜率類比數位轉換器。請參照圖2，圖2說明一種單斜率類比數位轉換器10包含用於自第一參考電壓(VR1)、第二參考電壓(VR2)以及待轉換電壓(VP)中選擇其中之一者為輸出的第一構件11、用於將第一構件11的輸出與斜坡訊號(VRAMP)的當前電壓進行比較的第二構件12、用於根據第二構件12的比較結果輸出對應之量測數位值的第三構件13、以及用於進行校正(CA)以將量測轉換數位值(DM)校正為理想轉換數位值(DI)的第四構件14。其中第一參考電壓(VR1)對應第一量測數位值(DMR1)、第二參考電壓(VR2)對應第二量測數位值(DMR2)、以及待轉換電壓(VP)對應量測轉換數位值(DM)。其中第四構件14至少根據對應第一參考電壓(VR1) 的第一理想數位值(DIR1)、對應第二參考電壓(VR2)的第二理想數位值(DIR2)、第一量測數位值(DMR1)、以及第二量測數位值(DMR2)進行校正(CA)。藉由輸入第一參考電壓(VR1)與第二參考電壓(VR2)可以獲得第一參考電壓(VR1)所對應第一量測數位值(DMR1)與第二參考電壓(VR2)所對應第二量測數位值(DMR2)。將第一量測數位值(DMR1)及第二量測數位值(DMR2)與第一理想數位值(DIR1)及第二理想數位值(DIR2)進行校正。如此可以得到斜坡訊號(VRAMP)的偏移量，並藉此將待轉換電壓(VP)所對應的量測轉換數位值(DM)校正為理想轉換數位值(DI)。

具體來說，第一構件11例如為多工器、選擇器或多路切換器等距切換功能/選擇的構件。第一構件11可以用以將輸入至第一構件11的各種輸入電壓(例如，參考電壓或者待轉換電壓(VP))選擇其中之一者輸出。於本實施例中，第一構件11可以為三輸入一輸出的切換功能/選擇的構件。然而，須說明的是，本發明並不限制第一構件11的輸入電壓數量。

第二構件12例如為比較器、運算放大器等可以根據兩輸入電壓值的大小輸出比較結果的構件。第二構件12所輸出的比較結果例如透過電流或電壓等電訊號呈現，舉例來說，可以由高電位或低電位來表示第二構件12的輸入電壓之間的大小比較關係。第二構件12接收第一構件11所輸出的電壓V11，並將電壓V11與斜坡訊號(VRAMP)比較。本發明中，斜坡訊號(VRAMP)為由第一電位點隨時間遞增或遞減至第二電位點的電壓訊號。隨著斜坡訊號(VRAMP)的電位值變換，當第二構件12比較電壓V11與斜坡訊號(VRAMP)的當前電位值的大小值發生變化(轉態)時(例如由電壓V11大於斜坡訊號(VRAMP)轉變為電壓V11等於或小於斜坡訊號(VRAMP)或者由電壓V11小於斜坡訊號(VRAMP)轉變為電壓V11等於或大於斜坡訊號(VRAMP))，第二構件12會輸出比較結果至第三構件13。

第三構件13例如為計數器或者可以依照斜坡訊號(VRAMP)變化同步計算數位值的構件。當斜坡訊號(VRAMP)遞增或遞減開始的同時，第三構件13可以同步地計算對應的數位值(例如透過計數的方式)。當第三構件13接收到第二構件12所提供的比較結果時，第三構件13可以停止計數並輸出當前所對應的數位值。以此架構來獲得電壓V11所對應的數位值。

每當完成當前電壓V11的數位值轉換後，可以透過第一構件11重新自輸入電壓中尚未被轉換者選擇其中之一作為新的電壓V11輸出至第二構件12。第二構件12可以將新的電壓V11與斜坡訊號(VRAMP)繼續進行比較。須說明的是，本發明中斜坡訊號(VRAMP)可以自上一個比較結果電壓點繼續遞增或遞減或者是重新計數。於一較佳的實施例中，第一構件11的輸入電壓的選擇順序可以依照大小值進行選擇，例如由電壓小者選至電壓大者，此時，斜坡訊號(VRAMP)可以為遞增模式。當任一比較結果電壓出現後，斜坡訊號(VRAMP)可以不用重置並且繼續進行遞增。如此可以減少每一個輸入電壓產生出比較結果的時間，斜坡訊號(VRAMP)也不易因多次重置而導致誤差產生，但不限於此。

透過上述流程，可以第三構件13可以轉換出對應第一參考電壓(VR1)所對應的第一量測數位值(DMR1)、第二參考電壓(VR2)所對應的第二量測數位值(DMR2)、以及待轉換電壓(VP)所對應的量測轉換數位值(DM)。第四構件14可以根據第一理想數位值(DIR1)、第二理想數位值(DIR2)第一量測數位值(DMR1)、以及第二量測數位值(DMR2)之間的偏差量來計算量測轉換數位值(DM)可能的誤差，藉此將量測轉換數位值(DM)校正為理想轉換數位值(DI)。具體來說，第四構件14例如為運算器、處理器或微處理器等具運算功能的構件。第一理想數位值(DIR1)為第一參考電壓(VR1)透過類比數位轉換後所應有的數位值，第二理想數位值(DIR2)為第二參考電壓(VR2) 透過類比數位轉換後所應有的數位值。然而，因為各種因素導致斜坡訊號(VRAMP)偏移或失準導致第一量測數位值(DMR1)與第一理想數位值(DIR1)之間有誤差，以及第二量測數位值(DMR2)與第二理想數位值(DIR2)之間有誤差。藉由透過第四構件14獲取上述誤差，可以估算出量測轉換數位值(DM)與理想轉換數位值(DI)之間的可能誤差。因此第四構件14可以將量測轉換數位值(DM)校正為理想轉換數位值(DI)，即獲得待轉換電壓(VP)的準確對應數位值。

於上述校正過程中，請參照圖3A與圖3B。圖3A說明在理想情況中，透過理想斜坡訊號I將第一參考電壓(VR1)、第二參考電壓(VR2)、以及待轉換電壓(VP)轉換為第一理想數位值(DIR1)、第二理想數位值(DIR2)、以及理想轉換數位值(DI)。然而，現實情況中，理想斜坡訊號I會因為各種因素而所偏移，例如偏移為圖3B中所示之實際斜坡訊號M。實際斜坡訊號M與理想斜坡訊號I之間存在誤差，導致第一參考電壓(VR1)、第二參考電壓(VR2)、以及待轉換電壓(VP)轉換透過單斜率類比數位轉換後會量測出第一量測數位值(DMR1)、第二量測數位值(DMR2)、以及量測轉換數位值(DM)。實際斜坡訊號M與理想斜坡訊號I之間的誤差，可以透過對實際斜坡訊號M的斜率及/或偏移量進行校正。舉例來說，請參考以下公式：

DI=mVR1+m(VP-VR1)DI=mVP 其中m為理想斜坡訊號I的斜率，m’為實際斜坡訊號M的斜率，b為實際斜坡訊號M與理想斜坡訊號I之間的偏移量。透過上述公式可以將量測轉換數位值(DM)校正為理想轉換數位值(DI)，但校正公式並不限於此。

須說明的是，於第一參考電壓(VR1)與第二參考電壓(VR2)的選擇上，並不限於圖3A與圖3B所示之實施例。請參考圖4，第一參考電壓(VR1)以及第二參考電壓(VR2)較佳選自待轉換電壓(VP)的可能電壓範圍外，如此在評估理想斜坡訊號I與實際斜坡訊號M之間的誤差時，第一參考電壓(VR1)與第二參考電壓(VR2)不會落入待轉換電壓(VP)的範圍從而影響待轉換電壓(VP)的轉換。另一方面，如圖3A、圖3B及圖4所示，第一參考電壓(VR1)以及第二參考電壓(VR2)可以小於或者大於待轉換電壓(VP)的可能電壓範圍。更具體地，當第一參考電壓(VR1)以及第二參考電壓(VR2)大於待轉換電壓(VP)的可能電壓範圍時，此時斜坡訊號可以採用遞減的方式，由高電壓遞減至低電壓。如此可以先得知第一量測數位值(DMR1)及第二量測數位值(DMR2)，減少轉換及/或校正量測轉換數位值(DM)的時間，但不限於此。此外，斜坡訊號的訊號變化範圍至少包含第一參考電壓(VR1)、第二參考電壓(VR2)以及待轉換電壓(VP)的可能電壓範圍。須說明的是，當第一參考電壓(VR1)或第二參考電壓(VR2)為負數時，亦可以透過平移數位值等方式呈現並用以計算。因此，本實施例中，數位值的呈現方式不限於有號數(signed)、無號數(unsigned)或者平移或補數等數位值表示方式。

透過上述第一至第四構件11-14的組成，可以從已知的第一參考電壓(VR1)與第二參考電壓(VR2)中獲得第一參考電壓(VR1)所對應第一量測數位值(DMR1)與第二參考電壓(VR2)所對應第二量測數位值(DMR2)。將第一量測數位值(DMR1)及第二量測數位值(DMR2)與第一理想數位值(DIR1)及第二理想數位值(DIR2)進行校正。如此可以得到斜坡訊號的偏移量，並藉此將待轉換電壓(VP)所對應的量測轉換數位值(DM)校正為理想轉換數位值(DI)。從而達到校正斜坡電壓偏移以及不因各種變因導致類比數位轉換失準的單斜率類比數位轉換器10。

據本發明第二實施例為一種單斜率類比數位轉換器。請參照圖5，圖5說明單斜率類比數位轉換器20包含選擇單元21、比較單元22以及計數單元23。選擇單元21用以根據控制訊號自第一參考電壓(VR1)、第二參考電壓(VR2)以及待轉換電壓(VP)中選擇其中之一者為輸出。比較單元22的第一輸入端221耦接至選擇單元21的輸出，比較單元22的第二輸入端222耦接至斜坡訊號源RS以接收斜坡訊號(VRAMP)；當斜坡訊號(VRAMP)的當前電壓相比於第一輸入端221的電壓(V21)為轉態時，自比較單元22的輸出端223輸出比較結果訊號(CR)。計數單元23耦接至輸出端223，其中計數單元23根據時脈訊號(CLK)進行數位值計數，當計數單元23接收比較結果訊號(CR)時，輸出當前量測數位值(DO)。其中第一參考電壓(VR1)對應第一量測數位值(DMR1)、第二參考電壓(VR2)對應第二量測數位值(DMR2)、以及待轉換電壓(VP)對應量測轉換數位值(DM)。其中量測轉換數位值(DM)根據對應第一參考電壓(VR1)的第一理想數位值(DIR1)、對應第二參考電壓(VR2)的第二理想數位值(DIR2)、第一量測數位值(DMR1)、以及第二量測數位值(DMR2)被校正為理想轉換數位值(DI)。

選擇單元21例如為多工器、選擇器或多路切換器等距切換功能/選擇的元件。選擇單元21可以用以將輸入至選擇單元21的各種輸入電壓(例如，參考電壓或者待轉換電壓(VP))選擇其中之一者輸出。

比較單元22例如為比較器、運算放大器等可以根據兩輸入電壓值的大小輸出比較結果的元件。比較單元22所輸出的比較結果例如透過電流或電壓等電訊號呈現，舉例來說，可以由高電位或低電位來表示比較單元22的輸入電壓之間的大小比較關係。比較單元22接收選擇單元21所輸出的電壓V21，並將電壓V21與斜坡訊號(VRAMP)比較。本發明中，斜坡訊號(VRAMP)為由第一電位點隨時間遞增或遞減至第二電位點的電壓訊號。隨著斜坡訊號(VRAMP)的電位值變換，當比較單元22比較電壓V21與斜坡訊號(VRAMP)的當前電位值的大小值發生變化(轉態)時(例如由電壓V21大於斜坡訊號(VRAMP)轉變為電壓V21等於或小於斜坡訊號(VRAMP)或者由電壓V21小於斜坡訊號(VRAMP)轉變為電壓V21等於或大於斜坡訊號(VRAMP))，比較單元22會輸出比較結果至計數單元23。

計數單元23例如為計數器或者可以依照斜坡訊號(VRAMP)變化同步計算數位值的元件。當斜坡訊號(VRAMP)遞增或遞減開始的同時，計數單元23可以同步地計算對應的數位值(例如透過與時脈訊號(CLK)同步計數的方式)。當計數單元23接收到比較單元22所提供的比較結果時，計數單元23可以停止計數並輸出當前所對應的數位值。須說明的是，本實施例中，計數單元23內可以設置根據第一參考電壓(VR1)所對應第一量測數位值(DMR1)與第一理想數位值(DIR1)、以及第二參考電壓(VR2)所對應第二量測數位值(DMR2)與第二理想數位值(DIR2)的校正機制(CA)，當產生校正機制(CA)後，進行待轉換電壓(VP)的類比數位轉換，並透過校正機制(CA)將待轉換電壓(VP)所轉換出的量測轉換數位值(DM)校正為理想轉換數位值(DI)。校正機制(CA)與第一實施例中所述內容相似，於此並不贅述。

於第二實施例中的延伸實施例中，請參照圖6。圖6說明單斜率類比數位轉換器20可以進一步包含耦接至計數單元23的控制單元25，控制單元25用以提供控制訊號(CS)至選擇單元21。選擇單元21根據控制訊號(CS)選擇輸出的電壓V21。控制訊號(CS)是根據比較結果訊號(CR)的產生所生成。具體來說，控制單元25可以提供選擇單元21所需的控制訊號(CS)。舉例來說，比較結果訊號(CR)產生代表當前電壓V21的比較已完成，此時控制單元25接收到比較結果訊號(CR)後，可以提供選擇單元21所需的控制訊號(CS)(例如兩位元的數位訊號)，以使選擇單元21可以根據控制訊號(CS)選擇下一個提供至比較單元22的電壓V21。

更具體地，例如第一參考電壓(VR1)小於第二參考電壓(VR2)小於待轉換電壓(VP)的可能電壓範圍時，選用的斜坡訊號(VRAMP)可以為遞增模式。當第一參考電壓(VR1)與斜坡訊號(VRAMP)的當前電壓相比為轉態時(斜坡訊號(VRAMP)由小於第一參考電壓(VR1)轉變為等於或大於第一參考電壓(VR1))，控制單元可以提供控制訊號至選擇單元21，使選擇單元21選擇第二參考電壓(VR2)。第二參考電壓(VR2)可以從斜坡訊號(VRAMP)的當前電壓繼續進行後續的比較，所以斜坡訊號(VRAMP)可以不用重置並且繼續進行遞增。相似地，當第二參考電壓(VR2)與斜坡訊號(VRAMP)相比為轉態時，控制單元可以提供控制訊號至選擇單元21，使選擇單元21選擇待轉換電壓(VP)。如此在進行第一參考電壓(VR1)、第二參考電壓(VR2)以及待轉換電壓(VP)的比較時，可以減少比較結果的產生時間。另一方面，斜坡訊號(VRAMP)也不需要重置而產生不必要的誤差。

於第二實施例中的延伸實施例中，請參照圖7。單斜率類比數位轉換器20進一步包含耦接至計數單元23的校正單元24，校正單元24用以至少儲存第一量測數位值(DMR1)以及第二量測數位值(DMR2)，並將量測轉換數位值(DM)校正為理想轉換數位值(DI)。具體來說，校正單元24可以為具運算功能的元件例如微處理機、FPGA或ASIC等。校正單元24用以執行如上所述的校正。對應第一參考電壓(VR1)的第一理想數位值(DIR1)以及對應第二參考電壓(VR2)的第二理想數位值(DIR2)可以提供至校正單元24。校正單元24根據第一理想數位值(DIR1)、第二理想數位值(DIR2)、第一量測數位值(DMR1)、以及第二量測數位值(DMR2)建立校正機制(CA)。當量測轉換數位值(DM)被提供至校正單元24時，經由校正機制(CA)可以被校正為理想轉換數位值(DI)。校正單元24可以儲存第一理想數位值(DIR1)、第二理想數位值(DIR2)、第一量測數位值(DMR1)、以及第二量測數位值(DMR2)並建立校正機制(CA)。獨立的校正單元24可以減少計數單元23所需的運算負擔。也可以藉由校正單元24的運算能力針對校正機制(CA)進行軟體、韌體的調整。使單斜率類比數位轉換器20的校正配置更具彈性以及運算力。

本發明之第三具體實施例為一種用於單斜率類比數位轉換器的校正方法。請參照圖8，圖8說明校正方法包含：(步驟S1)自第一參考電壓、第二參考電壓以及待轉換電壓中選擇其中之一者為待比較電壓、(步驟S2)將待比較電壓與斜坡訊號的當前電壓進行比較以輸出比較結果訊號、(步驟S3)根據比較結果訊號輸出對應之量測數位值；其中第一參考電壓對應第一量測數位值、第二參考電壓對應第二量測數位值、以及(步驟S4)待轉換電壓對應量測轉換數位值；以及進行校正以將量測轉換數位值校正為理想轉換數位值；其中校正至少根據對應第一參考電壓的第一理想數位值、對應第二參考電壓的第二理想數位值、第一量測數位值、以及第二量測數位值。

本實施例中的方法可以套用至任意的單斜率類比數位轉換器中，藉由輸入複數個任意已知的參考電壓值來獲得理想數位值與量測數位值之間的偏移量。將第一量測數位值及第二量測數位值與第一理想數位值及第二理想數位值進行校正。如此可以得到斜坡訊號的偏移量，並藉此將待轉換電壓所對應的量測轉換數位值校正為理想轉換數位值。

提供對本發明的先前描述以使得本領域具通常知識者能夠製作或實施本發明。對於本領域具通常知識者來說，對本發明的各種修改將是很清楚的，並且在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，本文中定義的一般原理可以應用於其他變化或者各實施例間可以相互結合或單獨實施。因此，本發明不旨在限於本文中描述的示例，而是符合與本文中發明的原理和新穎特徵一致的最寬範圍。