模拟数字转换器及其方法技术

本公开涉及模拟数字转换器及其方法。模拟数字转换器包括一输入调度单元、N个模拟数字转换单元、一输出调度单元、一校正控制器和一数字模拟转换器。输入调度单元接收输入信号及校正信号并依据选择信号输出N个调度信号。N个模拟数字转换单元分别接收N个调度信号、N个控制信号及N个映射表并分别输出N个原始数据及N个精炼数据。输出调度单元接收N个精炼数据并依据选择信号输出一输出数据。校正控制器接收N个原始数据并输出选择信号、N个控制信号、N个映射表及一数字码。数字模拟转换器接收数字码并输出校正信号。N个调度信号中选择信号所指定的一个调度信号是源自于校正信号，而N个调度信号中的其他N-1个调度信号是源自输入信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种模拟数字转换器（analog-to-digitalconverter;ADC)，特别设 及一种自校正式W电压控制振荡器为基础的。
技术介绍
本领域技术人员应了解于说明书中所使用的与微电子相关的各种术语与基本 概念，例如：P型金属氧化物半导体晶体管（p-channelmetal-oxidesemiconductor transistor;PM0Stransistor)、「源极退化（sourcedegeneration)」、「电压」、「电流」、 「振荡」、「电压控制振荡器（voltage-controlledoscillator;VC0)」、「环形振荡器」、「频 率」、「时钟」、「模拟数字转换器（analog-to-digitalconverter;ADC)」及「数字模拟转换 器（digital-to-analogconverter;DAC)。运些术语与基本概念能由诸如教科书等现有技 术文件而显而易见，因此于说明书中不再对其进行定义或解释。其中，教科书可例如：模拟 CMOS集成电路的设计值esi抑ofAnalogCMOSIntegratedCir州its,BehzadRazavi着、 McGraw-Hill出版，且ISBNO-07-118839-8)。 电压控制振荡器接收一电压并输出一振荡信号，且振荡信号的频率（振荡的频 率）是由接收到的电压所决定。图1为电压控制振荡器的理想转移特性的示意图。参照图 1，频率随着电压增加而线性增加；当电压为「V。」时，频率为「fj;而当电压增加为「VJ时， 频率亦对应线性增加为「fj。若减少振荡信号的频率，则能推论出电压会因而减少。有时， 取代直接检测振荡信号的频率，检测振荡信号的相位更为方便；于此，频率能藉由先检测相 位再执行相位的时间导数（timederivative)来直接检测。只要频率是W数字字来检测及 表示，此数字字就是电压的数字表示法。在此方式下，电压控制振荡器能用W实现模拟数字 转换器。 参照图2,W电压控制振荡器为基础的模拟数字转换器200包括一电压控制振荡 器 210、一相位数字转换器（phase-to-digitalconve;rte;r;PDC)220W及一导数运算器 (derivativeoperator) 230。电压控制振荡器210接收一电压V并输出一振荡信号K。相 位数字转换器220接收振荡信号K并依据一时钟CLK所提供的时序输出一相位取样信号P， 并且此相位取样信号P表示振荡信号K的相位。导数运算器230又称微分运算器，并且其 表达式为「1-Z-1」。导数运算器230接收相位取样信号P并输出一数字输出信号D。其中， 电压控制振荡器210包括一电压电流转换器（voltage-to-currentconve;rte;r;V2I)211 W及一电流控制环形振荡器（州rrent-controlledringoscillator;ICR0) 212。电压电 流转换器211转换电压V为一电流I。电流控制环形振荡器212依据电流I产生振荡信号 K。相位数字转换器220包括一环形取样器（ringsampler) 221W及一相位译码器（phase decoder) 222。环形取样器221藉由利用时钟CLK取样振荡信号K来输出一数字取样信号 S。相位译码器222将数字取样信号S译码成相位取样信号P。如同前述，振荡信号K的频 率取决于电压V;振荡信号K的相位W相位取样信号P来检测及表示；数字输出信号D为 相位取样信号P的时间导数，并且数字输出信号D表示振荡信号K的频率（因为频率为相 位的时间导数）因而能直接表示电压V。电压电流转换器211、电流控制环形振荡器212、 环形取样器221及相位译码器222的详细架构及运作如下列作者G. 及I.Galton 的二篇文献所述：（1)2010年12月第45卷第12号的IE邸固态电路期刊（I邸EJournal ofSolid-StateCircuits)中第 26:34-1546 页的「Mostly-DigitalVari油Ie-Rate Continuous-TimeDelta-SigmaModulatorACD」；?及（2)2013 年 2 月第 48 卷第 4 号的 IE邸固态电路期刊中第 983-995 页的「AReconfigur油IeMostly-DigitalDelta-Sigma ADCwithaWorst-caseFOMof160地」。 阳0化]模拟数字转换器200有一议题是：电压控制振荡器210的转移特性实际上无法完 全地线性；即，振荡信号K的频率无法随着电压V线性地改变。于此，除非执行校正，不然数 字输出信号D无法精准地表示电压V。虽然作者G. 及I.Galton已努力研究W藉由 校正来达成精准的模拟数字转换，但是校正架构是麻烦的且要耗费长时间来完成。
技术实现思路
鉴于W上的问题，本专利技术在于提供一种自校正式W电压控制振荡器为基础的模拟 数字转换器及其方法，藉W利用自校正架构W电压控制振荡器为基础执行准确的模拟数字 转换，进而有效地校正W电压控制振荡器为基础的模拟数字转换器。 在一实施例中，一种模拟数字转换器包括一输入调度单元、N个模拟数字转换单 元、一输出调度单元、一校正控制器W及一数字模拟转换器。于此，N为大于2的整数。输入 调度单元接收输入信号及校正信号并依据选择信号输出N个调度信号。N个模拟数字转换 单元分别接收N个调度信号、N个控制信号及N个映射表并分别输出N个原始数据及N个 精炼数据。输出调度单元接收N个精炼数据并依据选择信号输出一输出数据。校正控制器 接收N个原始数据并输出选择信号、N个控制信号、N个映射表及一数字码。数字模拟转换 器接收数字码并输出校正信号。其中，选择信号具有N个可能值，并且N个调度信号中选择 信号所指定的一个调度信号是源自于校正信号，而N个调度信号中的其他N-I个调度信号 是源自输入信号。在一实施例中，选择信号是在N个可能值之间轮转。在一实施例中，各模 拟数字转换单元包括一电压控制振荡器、一相位数字转换器、一导数运算器W及一非线性 校正单元。电压控制振荡器接收各自对应的调度信号并依据各自对应的控制信号输出一振 荡信号。相位数字转换器接收振荡信号并输出一数字相位信号。导数运算器接收数字相位 信号并输出一原始数据。非线性校正单元接收对应的原始数据并根据对应的映射表输出一 精炼数据。在一实施例中，当输入调度单元是将校正信号调度为调度信号时，校正控制器根 据对应的原始数据的结果更新对应的映射表。在一实施例中，校正控制器使用一最小均方 误差算法更新对应的映射表。 在一实施例中，一种模拟数字转换方法包括：接收一输入信号、利用一数字模拟转 换器产生一校正信号、提供N个模拟数字转换器、选择N个模拟数字转换器中之一W进行校 正、将校正信号调度给选择的模拟数字转换器W执行校正信号的模拟数字转换并收集其产 生的原始数据、将输入信号调度给其他N-I个模拟数字转换器W执行输入信号的模拟数字 转换并收集其精炼数据、基于从选择的模拟数字转换器收集的原始数据更新禪接于执行校 正信号的模拟数字转换的选择的模拟数字转换器的控制信号与映射表、加总从其他N-I个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟数字转换器，包括：一输入调度单元，接收一输入信号及一校正信号并依据一选择信号输出N个调度信号，其中，N为大于二的整数；N个模拟数字转换单元，分别接收N个调度信号、N个控制信号及N个映射表并分别输出N个原始数据及N个精炼数据；一输出调度单元，接收该N个精炼数据并依据该选择信号输出一输出数据；一校正控制器，接收该N个原始数据并输出该选择信号、该N个控制信号、该N个映射表及一数字码；及一数字模拟转换器，接收该数字码并输出该校正信号；其中，该选择信号具有N个可能值，并且该N个调度信号中该选择信号所指定的一个调度信号源自于该校正信号，而该N个调度信号中的其他N‑1个调度信号源自该输入信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林嘉亮，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71