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TWI819392B - 逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器與訊號轉換方法 - Google Patents

逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器與訊號轉換方法 Download PDF

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TWI819392B
TWI819392B TW110137929A TW110137929A TWI819392B TW I819392 B TWI819392 B TW I819392B TW 110137929 A TW110137929 A TW 110137929A TW 110137929 A TW110137929 A TW 110137929A TW I819392 B TWI819392 B TW I819392B
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黃詩雄
洪瑋謙
施聖彥
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瑞昱半導體股份有限公司
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Abstract

逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器包含電荷注入式數位類比轉換器電路、比較器電路以及控制邏輯電路系統。電荷注入式數位類比轉換器電路包含對多個輸入訊號取樣以產生第一與第二訊號之多個電容與根據多個致能訊號與多個決策訊號選擇性地調整第一或第二訊號的多個電荷注入電路。比較器電路比較第一與第二訊號以產生決策訊號。控制邏輯電路系統在初始期間控制多個電荷注入電路中的電路調整第一與第二訊號,以根據對應初始期間的決策訊號調整該電路之切換順序,並在轉換期間根據決策訊號與調整後的切換順序產生多個致能訊號以產生數位輸出。

Description

逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器與訊號轉換方法
本案是關於類比數位轉換器,尤其是使用電荷注入式數位類比轉換器電路的逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器與訊號轉換方法。
在逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器中,數位類比轉換器電路可在類比數位轉換的過程中依序進行切換,以完成逐漸逼近演算法的相關操作。在一些技術中,數位類比轉換器電路可由電流式的數位類比轉換器實施。然而,在該些技術中,為了降低電流式的數位類比轉換器中多個電流源電路之間的不匹配的影響,需使用額外的數位類比轉換器來校準(或補償)該些電流源電路。為了確保該額外的數位類比轉換器的精準度,該額外的數位類比轉換器會使用較大的電路面積來實施。如此一來,將使得整體電路面積以及裝置成本明顯增加。
於一些實施態樣中,逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器包含電荷注入式數位類比轉換器電路、比較器電路以及控制邏輯電路系統。電荷注入 式數位類比轉換器電路包含複數個電容以及複數個電荷注入電路。該些電容用以對複數個輸入訊號分別取樣以產生第一訊號以及第二訊號。該些電荷注入電路用以根據複數個致能訊號以及複數個決策訊號選擇性地調整第一訊號或第二訊號中至少一者。比較器電路用以比較該第一訊號與該第二訊號以產生該些決策訊號。控制邏輯電路系統用以在一初始期間控制該些電荷注入電路中的一第一電荷注入電路調整該第一訊號與該第二訊號,以根據對應於該初始期間的該些決策訊號調整該第一電荷注入電路之一切換順序,並在一類比數位轉換期間根據該些決策訊號以及經調整後的該切換順序產生該些致能訊號,以產生一數位輸出。
於一些實施態樣中,訊號轉換方法包含下列操作:藉由複數個電容對複數個輸入訊號分別取樣以產生一第一訊號以及一第二訊號;藉由複數個電荷注入電路根據複數個致能訊號以及複數個決策訊號選擇性地調整該第一訊號或該第二訊號中至少一者;比較該第一訊號與該第二訊號以產生該些決策訊號;在一初始期間控制該些電荷注入電路中的一第一電荷注入電路調整該第一訊號與該第二訊號,以根據對應於該初始期間的該些決策訊號調整該第一電荷注入電路之一切換順序;以及在一類比數位轉換期間根據該些決策訊號以及經調整後的該切換順序產生該些致能訊號,以產生一數位輸出。
有關本案的特徵、實作與功效,茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。
100:逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器
120:比較器電路
140:電荷注入式數位類比轉換器電路
141[1]~141[4]:電荷注入電路
160:控制邏輯電路系統
201[1]~201[8]:控制電路
202[1]~202[8]:切換電路
203[1]~203[8]:電流源電路
400:訊號轉換方法
C1,C2:電容
D1~D8:數位碼
DOUT:數位輸出
E1[1]~E1[8]:切換訊號
EN1[1]~EN1[8],EN2[1]~EN2[4],EN3[1]~EN3[2],EN4[1]:致能訊號
I:單位電流
I1~I8:電流
S310,S320,S330,S340,S350,S360:操作
S410,S420,S430,S440,S450:操作
SW1,SW2:開關
VIN,VIP:輸入訊號
VN,VP:訊號
VON,VOP:決策訊號
〔圖1〕為根據本案一些實施例繪製一種逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器的示意圖;〔圖2〕為根據本案一些實施例繪製圖1中的電荷注入電路之示意圖;〔圖3A〕為根據本案一些實施例繪製圖1中的控制邏輯電路系統於初始期間執行的多個操作之流程圖;〔圖3B〕為根據本案一些實施例繪製圖3A中之部分操作的概念示意圖;以及〔圖4〕為根據本案一些實施例繪製的一種訊號轉換方法的流程圖。
本文所使用的所有詞彙具有其通常的意涵。上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義,在本案的內容中包含任一於此討論的詞彙之使用例子僅為示例,不應限制到本案之範圍與意涵。同樣地,本案亦不僅以於此說明書所示出的各種實施例為限。
關於本文中所使用之『耦接』或『連接』,均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸,或是相互間接作實體或電性接觸,亦可指二或多個元件相互操作或動作。如本文所用,用語『電路系統』可為由至少一電路形成的單一系統,且用語『電路』可為由至少一個電晶體與/或至少一個主被動元件按一定方式連接以處理訊號的裝置。
如本文所用,用語『與/或』包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。在本文中,使用第一、第二與第三等等之詞彙,是用於描述並辨別各個元件。因此,在本文中的第一元件也可被稱為第二元件,而不脫離本案的本意。為易於理解,於各圖式中的類似元件將被指定為相同標號。
圖1為根據本案一些實施例繪製一種逐漸逼近暫存器式(successive approximation register)類比數位轉換器100的示意圖。逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器100包含開關SW1、開關SW2、比較器電路120、電荷注入式(charge injection)數位類比轉換器電路140以及控制邏輯電路系統160。
基於控制邏輯電路系統160的控制,開關SW1與開關SW2在取樣期間導通以傳輸輸入訊號VIP以及輸入訊號VIN至電荷注入式數位類比轉換器電路140。基於控制邏輯電路系統160的控制,開關SW1與開關SW2在逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器100操作於類比數位轉換期間不導通。
電荷注入式數位類比轉換器電路140包含電容C1、電容C2以及多個電荷注入電路141[1]~141[4]。在逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器100操作於取樣期間時,電容C1與電容C2可分別對輸入訊號VIP以及輸入訊號VIN取樣,以產生訊號VP以及訊號VN。在逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器100操作於類比數位轉換期間時,多個電荷注入電路141[1]~141[4]可根據多個致能訊號EN1[1]~EN1[8]、EN2[1]~EN2[4]、EN3[1]~EN3[2]與EN4[1]、決策訊號VOP以及決策訊號VON選擇性地調整電容C1或電容C2中至少一者所儲存的電荷,進而調整訊號VP的位準與/或訊號VN的位準。
於此實施例中,多個電荷注入電路141[1]~141[4]被設定為自電容C1或電容C2汲取電流。例如,電荷注入電路141[1]可根據多個致能訊號EN1[1]~EN1[8]致能,並根據決策訊號VOP與決策訊號VON決定自電容C1或電容C2汲取電流,或是不自電容C1與電容C2汲取電流。電荷注入電路141[2]可根據多個致能訊號EN2[1]~EN2[4]致能,並根據決策訊號VOP與決策訊號VON決定自電容C1或電容C2汲取電流,或是不自電容C1與電容C2汲取電流。電荷注 入電路141[3]可根據多個致能訊號EN3[1]~EN3[2]致能,並根據決策訊號VOP與決策訊號VON決定自電容C1或電容C2汲取電流,或是不自電容C1與電容C2汲取電流。電荷注入電路141[4]可根據致能訊號EN4[1]致能,並根據決策訊號VOP與決策訊號VON決定自電容C1或電容C2汲取電流,或是不自電容C1與電容C2汲取電流。為易於理解,多個電荷注入電路141[1]~141[4]所抽取的電流值可基於二進制編碼的方式依序設定為8I、4I、2I與1I,其中I為單位電流,但本案並不以此為限。關於多個電荷注入電路141[1]~141[4]的設置方式將於後參照圖2說明。
於一些實施例中,控制邏輯電路系統160可控制開關SW1、開關SW2、比較器電路120以及電荷注入式數位類比轉換器電路140的時序。控制邏輯電路系統160可在初始期間控制多個電荷注入電路141[1]~141[4]中的至少一電路(後稱第一電荷注入電路)調整訊號VP與訊號VN,且比較器電路120可在此初始期間內比較訊號VP以及訊號VN以產生對應於初始期間的決策訊號VON以及決策訊號VOP。控制邏輯電路系統160可根據對應於初始期間的決策訊號VON以及決策訊號VOP調整該第一電荷注入電路的一切換順序。如此一來,可以提升第一電荷注入電路的線性度,進而提高數位輸出DOUT的解析度。於一些實施例中,控制邏輯電路系統160可在初始期間基於第一電荷注入電路中之多個電流源電路(例如為圖3A中的多個電流源電路203[1]~203[8])之電流調整切換順序。關於此處之操作將於後參照圖3A與圖3B說明。
於一些實施例中,前述的初始期間可為(但不限於)逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器100首次啟動後的一段預定期間。於一些實施例中,該第一電荷注入電路可為電荷注入式數位類比轉換器電路140中對應於最高有效位 元的電荷注入電路(例如為電荷注入電路141[1])。於另一些實施例中,該第一電荷注入電路可為電荷注入式數位類比轉換器電路140中所有具有複數個電流源電路之電荷注入電路(例如為電荷注入電路141[1]~141[3])。
在類比數位轉換期間,比較器電路120可比較訊號VP以及訊號VN以產生決策訊號VON以及決策訊號VOP。控制邏輯電路系統160可根據對應於類比數位轉換期間的決策訊號VON與決策訊號VOP以及經調整後的切換順序來產生前述多個致能訊號EN1[1]~EN1[8]、EN2[1]~EN2[4]、EN3[1]~EN3[2]與EN4[1],並產生數位輸出DOUT。例如,控制邏輯電路系統160可根據對應於類比數位轉換期間的決策訊號VON與決策訊號VOP執行一逐漸逼近演算法(例如可為,但不限於,二元搜索演算法),並按照經調整後的切換順序產生多個致能訊號EN1[1]~EN1[8]、EN2[1]~EN2[4]、EN3[1]~EN3[2]與EN4[1]。
在上述的過程中,控制邏輯電路系統160可根據每次比較產生的決策訊號VON與決策訊號VOP執行逐漸逼近演算法,以決定數位輸出DOUT的一個位元。於一些實施例中,控制邏輯電路系統160可由一或多個數位訊號處理電路實施,其中該一或多個數位訊號處理電路可用以執行逐漸逼近演算法、控制逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器100中其他電路的時序以及在初始期間對第一電荷注入電路進行校正(即圖3A中的多個操作)。
圖2為根據本案一些實施例繪製圖1中的電荷注入電路141[1]之示意圖。於此例中,電荷注入電路141[1]包含多個控制電路201[1]~201[8]、多個切換電路202[1]~202[8]以及多個電流源電路203[1]~203[8]。為求精簡,上述電路於圖中有若干省略。
多個控制電路201[1]~201[8]中每一者根據多個致能訊號EN1[1]~EN1[8]中之一對應者、決策訊號VOP以及決策訊號VON產生多個切換訊號E1[1]~E1[8]中之一者。詳細而言,控制電路201[1]根據致能訊號EN1[1]、決策訊號VOP以及決策訊號VON產生切換訊號E1[1]。控制電路201[2]根據致能訊號EN1[2]、決策訊號VOP以及決策訊號VON產生切換訊號E1[2]。依此類推,控制電路201[8]根據致能訊號EN1[8]、決策訊號VOP以及決策訊號VON產生切換訊號E1[8]。於一些實施例中,多個控制電路201[1]~201[8]中之每一者可由數個邏輯閘電路實施,以產生多個切換訊號E1[1]~E1[8]中的一對應者的多個控制位元。
多個切換電路202[1]~202[8]中每一者根據多個切換訊號E1[1]~E1[8]中之一對應者選擇性地連接至電容C1與電容C2中之一者或是不連接到電容C1與電容C2。例如,多個切換電路202[1]~202[8]中每一者可由數個開關實施。該些開關可根據多個切換訊號E1[1]~E1[8]中之一對應者的多個位元選擇性地導通以連接至電容C1或電容C2,或可根據該些位元全部關斷而不連接至電容C1與電容C2。多個電流源電路203[1]~203[8]中每一者可經由該些多個切換電路202[1]~202[8]中之一對應者連接至電容C1或電容C2以對電容C1或電容C2進行放電(即自電容C1或電容C2汲取電流)。例如,切換電路202[1]可根據切換訊號E1[1]連接至電容C1,且電流源電路203[1]可經由切換電路202[1]連接至電容C1,以對電容C1放電。如此一來,訊號VP的位準將會變低。或者,若該些多個切換電路202[1]~202[8]中之一對應切換電路(例如為切換電路202[1])不連接至電容C1與電容C2,電流源電路203[1]~203[8]中之一對應者(例如為電流源電路203[1])無法經由該對應切換電路對電容C1或電容C2進行放電(即不自 電容C1與電容C2汲取電流)。依此類推,應可理解剩餘的切換電路202[2]~202[8]以及剩餘的電流源電路203[2]~203[8]之間的設置方式。
如先前所述,電荷注入電路141[1]所汲取的電流為8I,於此例中,多個電流源電路203[1]~203[8]是基於溫度計碼的方式設置。換言之,多個電流源電路203[1]~203[8]中每一者所汲取的電流皆為一個單位電流I。當所有的電流源電路203[1]~203[8]被致能(即對應的多個切換電路202[1]~202[8]皆導通以連接至電容C1或電容C2)時,電荷注入電路141[1]可自電容C1或電容C2汲取的總電流為8I。
多個電荷注入電路141[2]~141[4]之設置方式類似於電荷注入電路141[1],故於此不再重複贅述。應當理解,圖1以及圖2中的電路數量以及上述提及的電流數值僅用於示例,且本案並不以此為限。根據不同實際應用需求,可相應調整圖1以及圖2中的電路數量與/或電流數值。
圖3A為根據本案一些實施例繪製圖1中的控制邏輯電路系統160於初始期間執行的多個操作之流程圖。圖3B為根據本案一些實施例繪製圖3A中之部分操作的概念示意圖。為易於理解調整電流注入電路141[1]之切換順序之相關操作,請一併參照圖3A與圖3B。
如圖3B所示,多個電流源電路203[1]~203[8]的電流依序為I1~I8。理想上,多個電流I1~I8中每一者皆為單位電流I(即多個電流源電路203[1]~203[8]中每一者的權重彼此相同),且控制邏輯電路系統160可依據數位碼以及一預定順序切換多個電流源電路203[1]~203[8]中至少一對應者來產生對應的類比輸出。該預定順序可為按照多個電流源電路203[1]~203[8]中之編號依序致能對應數量的電流源電路。例如,若數位碼對應的數值為1,控制邏輯電路系統 160可致能電流源電路203[1]來產生對應的類比輸出(即單位電流I)。若數位碼對應的數值為2,控制邏輯電路系統160可致能電流源電路203[1]以及電流源電路203[2]來產生對應的類比輸出(即2倍的單位電流I)。然而,由於實際製程變異的影響,多個電流源電路203[1]~203[8]之間可能存在不匹配,使得多個電流I1~I8出現偏移(即多個電流源電路203[1]~203[8]的權重出現誤差)。於此條件下,若控制邏輯電路系統160按照該預定順序來致能多個電流源電路203[1]~203[8],會產生線性度不佳的類比輸出。為了改善線性度,控制邏輯電路系統160可於初始期間執行圖3A的多個操作,以調整多個電流源電路203[1]~203[8]的切換順序(相當於校正多個電流源電路203[1]~203[8]之間的權重)。
參照圖3A,於操作S310,於初始期間控制多個電流源電路中的第一電流源電路(例如為圖2的電流源電路203[4])調整多個電容中之第一電容(例如為電容C1)所儲存的電荷,以調整該第一電容所輸出的第一訊號(例如為訊號VP)。於操作S320,於初始期間控制多個電流源電路中的第二電流源電路(例如為圖2的電流源電路203[1])調整多個電容中之第二電容(例如為電容C2)所儲存的電荷,以調整該第二電容所輸出的第二訊號(例如為訊號VN)。
例如,於初始期間,電容C1與電容C2可經由一預定電壓(例如為,但不限於,共模電壓)重置而儲存有一預定電荷量。若以電流源電路203[4]的電流I4作為參考值,控制邏輯電路系統160可輸出致能訊號EN1[4]以控制電流源電路203[4]向電容C1汲取電流I4。如此,電容C1所儲存的電荷量會變低,以調整訊號VP的位準。類似地,於初始期間,控制邏輯電路系統160可輸出致能訊號EN1[1],以控制電流源電路203[1]向電容C2汲取電流I1。如此,電容C2所儲存的電荷量會變低,以調整訊號VN的位準。
繼續參照圖3A,於操作S330,重複比較第一訊號與第二訊號,以產生對應於初始期間的多個決策訊號(例如為決策訊號VON以及決策訊號VOP)。於操作S340,根據對應於初始期間的多個決策訊號根據確認第一電流源電路的電流值與第二電流源電路的電流值之間的差異。
在先前的例子中,若訊號VP低於訊號VN,比較器電路120輸出具有第一邏輯值(例如為邏輯值1)的決策訊號VON以及具有第二邏輯值(例如為邏輯值0)的決策訊號VOP。於此條件下,代表電容C1所儲存的電荷量少於電容C2所儲存的電荷量。換句話說,相較於電流源電路203[1],電流源電路203[4]可在相同期間內抽取較多的電荷。因此,控制邏輯電路系統160可推測電流源電路203[4]的電流I4高於電流源電路203[1]的電流I1。或者,若訊號VP高於訊號VN,比較器電路120輸出具有第二邏輯值(例如為邏輯值0)的決策訊號VON以及具有第一邏輯值(例如為邏輯值1)的決策訊號VOP。於此條件下,代表電容C1所儲存的電荷量多於電容C2所儲存的電荷量。換句話說,相較於電流源電路203[1],電流源電路203[4]可在相同期間內抽取較少的電荷。因此,控制邏輯電路系統160可推測電流源電路203[4]的電流I4低於電流源電路203[1]的電流I1
基於上述操作,比較器電路120可重複比較訊號VP與訊號VN,以取得多組(例如為,但不限於,1000組)的決策訊號VON以及決策訊號VOP。比較器電路120可記錄這些決策訊號VON以及決策訊號VOP,以決定電流源電路203[4]的電流I4的值與電流源電路203[1]的電流I1的值之間的差異。
繼續參照圖3A,於操作S350,重複操作S310至操作S340,以確認剩餘電流源電路中每一者的電流值與第一電流源電路的電流值(例如為電流 I4的值)之間的差異。例如,控制邏輯電路系統160可再次重置電容C1與電容C2,並控制電流源電路203[4]向電容C1汲取電流I4(如前所述,假設電流I4為參考值),並控制電流源電路203[2]向電容C2汲取電流I2。接著,比較器電路120可重複比較訊號VP與訊號VN,以取得多組的決策訊號VON以及決策訊號VOP。比較器電路120可記錄這些決策訊號VON以及決策訊號VOP,以決定電流源電路203[4]的電流I4與電流源電路203[2]的電流I2之間的差異。依此類推,控制邏輯電路系統160可取得多組決策訊號VOP與決策訊號VON,以決定多個電流I1~I8的值之間的差異。
舉例來說,在電流源電路203[4]與電流源電路203[1]的1000個比較結果中,有700個比較結果(例如為決策訊號VON具有邏輯值1且決策訊號VOP具有邏輯值0的次數)指示電流I4大於電流I1。在電流源電路203[4]與電流源電路203[2]的1000個比較結果中,有800個比較結果(例如為決策訊號VON具有邏輯值0且決策訊號VOP具有邏輯值1的次數)指示電流I4小於電流I2。在電流源電路203[4]與電流源電路203[3]的1000個比較結果中,有990個比較結果(例如為決策訊號VON具有邏輯值0且決策訊號VOP具有邏輯值1的次數)指示電流I4小於電流I3。基於上述多組決策訊號VOP以及決策訊號VON,控制邏輯電路系統160可確認電流I4的值大於電流I1的值,且電流I3的值大於電流I2的值並大於電流I4的值,其可表示為I3>I2>I4>I1。依此類推,如圖3B所示,控制邏輯電路系統160可根據上述多組決策訊號VOP以及決策訊號VON以對多個電流I1~I8的值進行排序。
上述僅以多數決來說明操作S350的一實施方式,但本案並不以此為限。於其他實施例中,控制邏輯電路系統160可以基於多組決策訊號VOP以 及決策訊號VON來執行一統計運算,以決定多個電流I1~I8的值之間的差異。另外,上述例子中提及的數值皆為示例,且本案並不以此為限。
繼續參照圖3A,於操作S360,基於一遞增次序逐步地加總該些電流源電路之電流,以調整多個電流源電路的切換順序。
例如,如圖3B所示,控制邏輯電路系統160可依據數位碼的遞增次序來切換多個電流源電路203[1]~203[8]。例如,響應數位碼D1,具有最小電流I1之電流源電路203[1]被選中(即致能)以產生對應的類比輸出(即電流I1)。響應數位碼D2,電流源電路203[1]與具有最高電流I3的電流源電路203[3]被選中以產生對應的類比輸出(即電流I1與電流I3之加總)。響應數位碼D3,電流源電路203[1]、電流源電路203[3]以及具有次低電流I8的電流源電路203[8]被選中以產生對應的類比輸出(即電流I1、電流I3以及電流I8之加總)。響應數位碼D4,電流源電路203[1]、電流源電路203[3]、電流源電路203[8]以及具有次高電流I2的電流源電路203[2]被選中以產生對應的類比輸出(即電流I1、電流I3、電流I8以及電流I2之加總)。依此類推,控制邏輯電路系統160可根據剩餘的數位碼D5~D8來逐步地加總該些電流源電路203[1]~203[8]之電流,以調整該切換順序。如此一來,可產生較為線性(如圖3B中之虛線所示)的類比輸出。
於一些實施例中,控制邏輯電路系統160更包含一暫存器電路(如圖中未示出),其可記錄多個致能訊號EN1[1]~EN1[8]與調整後的切換順序之間的對應關係。例如,在記錄該對應關係後,在類比數位轉換期間,若控制邏輯電路系統160響應於決策訊號VOP與決策訊號VON判斷數位輸出DOUT中的一數位碼為數位碼D1,控制邏輯電路系統160可輸出具有對應邏輯值的致能訊號EN1[1]來致能電流源電路203[1]。或者,若控制邏輯電路系統160響應於決 策訊號VOP與決策訊號VON判斷數位輸出DOUT中的該數位碼為數位碼D2,控制邏輯電路系統160可輸出具有對應邏輯值的致能訊號EN1[1]與致能訊號EN1[3],以致能電流源電路203[1]與電流源電路203[3]。
藉由上述操作,控制邏輯電路系統160可在未使用額外的數位類比轉換器或電流源電路來校正電荷注入式數位類比轉換器電路140。如此一來,可在未明顯增加電路面積下改善電荷注入式數位類比轉換器電路140的線性度。
圖4為根據本案一些實施例繪製的一種訊號轉換方法400的流程圖。於操作S410,藉由多個電容(例如為電容C1以及電容C2)對多個輸入訊號(例如為輸入訊號VIP以及輸入訊號VIN)分別取樣以產生第一訊號以及第二訊號(例如為訊號VP以及訊號VN)。於操作S420,藉由多個電荷注入電路(例如為電荷注入電路141[1]~141[4])根據多個致能訊號以及多個決策訊號選擇性地調整該第一訊號或該第二訊號中至少一者。於操作S430,比較該第一訊號與該第二訊號以產生該些決策訊號。於操作S440,在初始期間控制該些電荷注入電路中的第一電荷注入電路調整該第一訊號與該第二訊號,以根據對應於該初始期間的該些決策訊號調整該第一電荷注入電路之一切換順序。於操作S450,在類比數位轉換期間根據該些決策訊號以及經調整後的該切換順序產生該些致能訊號,以產生數位輸出(例如為數位輸出DOUT)。
上述多個操作可參考前述的多個實施例理解,故於此不再重複贅述。上述訊號轉換方法400的多個操作僅為示例,並非限定需依照此示例中的順序執行。在不違背本案的各實施例的操作方式與範圍下,在訊號轉換方法400下的各種操作當可適當地增加、替換、省略或以不同順序執行(例如可以是同時執行或是部分同時執行)。例如,操作S440可以在逐漸逼近暫存器式類比數 位轉換器100開機後的初始期間執行,且多個操作S410、S420、S430與S450可以在逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器100執行類比數位轉換的期間執行。
綜上所述,本案一些實施例中提供的逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器與訊號轉換方法可利用裝置開機後的初始期間重新排序電荷注入電路中的多個電流源電路之切換順序。如此一來,可在未使用額外的數位類比轉換器下降低不匹配的影響,以提高線性度。
雖然本案之實施例如上所述,然而該些實施例並非用來限定本案,本技術領域具有通常知識者可依據本案之明示或隱含之內容對本案之技術特徵施以變化,凡此種種變化均可能屬於本案所尋求之專利保護範疇,換言之,本案之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
100:逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器
120:比較器電路
140:電荷注入式數位類比轉換器電路
141[1]~141[4]:電荷注入電路
160:控制邏輯電路系統
C1,C2:電容
DOUT:數位輸出
EN1[1]~EN1[8],EN2[1]~EN2[4],EN3[1]~EN3[2],EN4[1]:致能訊號
SW1,SW2:開關
VIN,VIP:輸入訊號
VN,VP:訊號
VON,VOP:決策訊號

Claims (10)

  1. 一種逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器,包含:一電荷注入式數位類比轉換器電路,包含複數個電容以及複數個電荷注入電路,該些電容用以對複數個輸入訊號分別取樣以產生一第一訊號以及一第二訊號,且該些電荷注入電路用以根據複數個致能訊號以及複數個決策訊號選擇性地調整該第一訊號或該第二訊號中至少一者;一比較器電路,用以比較該第一訊號與該第二訊號以產生該些決策訊號;以及一控制邏輯電路系統,用以在一初始期間控制該些電荷注入電路中的一第一電荷注入電路調整該第一訊號與該第二訊號,以根據對應於該初始期間的該些決策訊號調整該第一電荷注入電路之一切換順序,並在一類比數位轉換期間根據該些決策訊號以及經調整後的該切換順序產生該些致能訊號,以產生一數位輸出,其中該控制邏輯電路系統更用以記錄該些致能訊號與經調整後的該切換順序之間的對應關係。
  2. 如請求項1之逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器,其中該控制邏輯電路系統用以在該初始期間基於該第一電荷注入電路中之複數個電流源電路之電流調整該切換順序。
  3. 如請求項1之逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器,其中在該初始期間,該控制邏輯電路系統用以控制該第一電荷注入電路中的一第一電流源電路調整該第一訊號,並控制該第一電荷注入電路中的一第二電流源電路調整該第二訊號,該比較器電路更用以重複比較該第一訊號與該第二訊號以產生對 應該初始期間的該些決策訊號,且該控制邏輯電路系統更用以根據對應於該初始期間的該些決策訊號確認該第一電流源電路的電流值與該第二電流源電路的電流值之間的差異,以調整該切換順序。
  4. 如請求項1之逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器,其中該第一電荷注入電路包含複數個電流源電路,且該控制邏輯電路系統用以基於一遞增次序逐步地加總該些電流源電路之電流,以調整該切換順序。
  5. 如請求項1之逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器,其中該控制邏輯電路系統用以根據對應於該類比數位轉換期間的該些決策訊號執行一逐漸逼近演算法,並按照經調整後的該切換順序產生該些致能訊號。
  6. 如請求項1之逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器,其中該些電荷注入電路用以根據該些致能訊號與該些決策訊號選擇性地調整該些電容中至少一者所儲存的電荷,以調整該第一訊號或該第二訊號中之至少一對應者。
  7. 如請求項1之逐漸逼近暫存器式類比數位轉換器,其中該第一電荷注入電路包含:複數個控制電路,其中該些控制電路中每一者用以根據該些致能訊號中之一對應者與該些決策訊號產生複數個切換訊號中的一者;複數個切換電路,其中該些切換電路中每一者用以根據該些切換訊號中之一對應者選擇性地連接至該些電容中之一者或不連接至該些電容;以及複數個電流源電路,其中該些電流源電路中每一者用以經由該些切換電路中之一對應者對該些電容中之該者進行放電。
  8. 一種訊號轉換方法,包含: 藉由複數個電容對複數個輸入訊號分別取樣以產生一第一訊號以及一第二訊號;藉由複數個電荷注入電路根據複數個致能訊號以及複數個決策訊號選擇性地調整該第一訊號或該第二訊號中至少一者;比較該第一訊號與該第二訊號以產生該些決策訊號;在一初始期間控制該些電荷注入電路中的一第一電荷注入電路調整該第一訊號與該第二訊號,以根據對應於該初始期間的該些決策訊號調整該第一電荷注入電路之一切換順序;記錄該些致能訊號與經調整後的該切換順序之間的對應關係;以及在一類比數位轉換期間根據該些決策訊號以及經調整後的該切換順序產生該些致能訊號,以產生一數位輸出。
  9. 如請求項8之訊號轉換方法,其中在該初始期間控制該第一電荷注入電路調整該第一訊號與該第二訊號,以根據對應於該初始期間的該些決策訊號調整該切換順序包含:在該初始期間基於該第一電荷注入電路中之複數個電流源電路之電流調整該切換順序。
  10. 如請求項8之訊號轉換方法,其中在該初始期間控制該第一電荷注入電路調整該第一訊號與該第二訊號,以根據對應於該初始期間的該些決策訊號調整該切換順序包含: 藉由該第一電荷注入電路中的一第一電流源電路在該初始期間調整該第一訊號;藉由該第一電荷注入電路中的一第二電流源電路在該初始期間調整該第二訊號;重複比較該第一訊號與該第二訊號以產生對應該初始期間的該些決策訊號;以及根據對應於該初始期間的該些決策訊號確認該第一電流源電路的一電流值與該第二電流源電路的一電流值之間的差異,以調整該切換順序。
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