模拟数字转换器与方法技术

一种模拟数字转换器与方法。模拟数字转换器包含有第一级次模拟数字转换器的第一级模拟数字转换器用以输出对应至模拟输入电压的第一数字值。电流导向级数字模拟转换器用以各别转换模拟输入电压与第一数字值至第一电流信号与第二电流信号，决定代表第一与第二电流信号之间的差的剩余电流信号，以及转换剩余电流信号成模拟剩余电压信号。第二级模拟数字转换器耦接至第一级次模拟数字转换器以接收模拟剩余电压信号，以及转换模拟剩余电压信号至第二数字值。对准与数字误差校正级用以结合第一与第二数字值成数字输出电压。

Analog-to-Digital Converter and Method

【技术实现步骤摘要】
模拟数字转换器与方法
本揭示内容是关于一种模拟数字转换器，特别是关于一种电流导向级的模拟数字转换器。
技术介绍
在各种应用中，模拟数字转换器(analog-to-digitalconverter:ADC或A/D)用来将取样的模拟信号转换成数字信号。模拟数字转换器有许多种结构，像是管线化型(pipeline)、快闪型(flash)、Sigma-Delta型、逐次逼近型(successiveapproximationregister:SAR)等。管线化型或子区间式(sub-ranging)的模拟数字转换器使用两个或以上个子区间。模拟输入信号粗略转换至粗略的数字信号被执行后，粗略的数字信号被数字模拟转换器(digital-to-analogconverter:DAC)转换回模拟信号。用模拟比较器比较粗略的模拟值与输入电压，其差异或剩余部分被转换成较精细的数字表值与综合的结果。
技术实现思路
本揭示内容的实施方式是关于一种模拟数字转换器，其包含输入端，第一级增益级数字模拟转换器，第二级模拟数字转换器，对准与数字误差校正级与输出端。输入端用以接收模拟输入电压。第一级增益级数字模拟转换器包含第一级次模拟数字转换器与电流导向级数字模拟转换器。第一级次模拟数字转换器耦接至输入端并用以输出第一数字值，其中第一数字值对应至模拟输入电压。电流导向级数字模拟转换器连接至输入端以及第一级次模拟数字转换器的输出端，其中电流导向级数字模拟转换器用以各别转换模拟输入电压与第一数字值至第一电流信号与第二电流信号，决定代表第一电流信号与第二电流信号之间的差的剩余电流信号，以及转换剩余电流信号成模拟剩余电压信号。第二级模拟数字转换器耦接至第一级次模拟数字转换器以接收模拟剩余电压信号，以及转换模拟剩余电压信号至第二数字值。对准与数字误差校正级用以结合第一数字值与第二数字值成数字输出电压。输出端耦接至对准与数字误差校正级，其中输出端用以输出数字输出电压。本揭示内容的实施方式是关于一模拟数字转换方法，其包含接收模拟输入电压信号，转换模拟输入电压信号至第一数字信号，转换模拟输入电压信号至第一电流信号，转换第一数字信号至第二电流信号，转换第一电流信号与第二电流信号至剩余电流信号，转换剩余电流信号至模拟剩余电压信号，转换模拟剩余电压信号至第二数字信号，以及结合第一数字信号与第二数字信号成代表模拟输入电压信号的数字输出信号。本揭示内容的实施方式是关于一种模拟数字转换器，其包含输入端，次模拟数字转换器，转导放大器，数字模拟转换器，剩余放大器，剩余模拟数字转换器与对准与数字误差校正级。输入端用以接收模拟输入电压信号。次模拟数字转换器用以取样接收的模拟输入电压信号以及输出代表模拟输入电压信号的第一数字信号。转导放大器用以取样接收的模拟输入电压信号以及输出第一电流信号。数字模拟转换器用以接收第一数字信号以及输出代表第一数字信号的第二电流信号。剩余放大器用以接收第一电流信号与第二电流信号，以及用以基于第一电流信号与第二电流信号输出模拟剩余电压信号。剩余模拟数字转换器用以接收模拟剩余电压信号以及输出代表模拟剩余电压信号的第二数字信号。对准与数字误差校正级用以结合第一电流信号与第二电流信号。附图说明搭配下列附图阅读说明书可以最佳方式理解本揭示文件。应当注意，根据标准做法，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意增大或减小。图1A绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器系统的方块示意图；图1B绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器的电路图；图2绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器的相图；图3绘示，根据本揭示文件的一些实施例，电流导向模拟数字转换器与模拟数字转换器的转导级的电路图；图4A～4B绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器的剩余放大器的电路图；图5绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器的逐次逼近级的电路图；图6绘示，根据本揭示文件的一些实施例，逐次逼近时脉信号的相图；图7绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换方法的流程图。具体实施方式以下的揭露文件提供提供了用于实现所提供的主题的不同特征的许多不同实施例或示例。于下形容的特定元件与配置的例子是为了简化本揭示文件。当然，这些仅仅是示例而意图不是限制性的。例如，在下面的说明中，在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括以直接接触的方式形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括可以在第一特征和第二特征之间形成附加特征以使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本揭示文件在各个示例中可能重复参考标号及/或字母。这种重复是为了简单性和清楚性的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例及/或配置之间的关系。再者，形容相对空间上的词语，例如“之下、较低、之上、较高”以及相似的词为了叙述的简易以描述一元件或特征的关系，或描述于附图中的其他元件或特征的关系可能被用于此。相对空间上的词语意欲包含使用或操作中的装置的不同方位以及附图中描绘的方位取向。该装置可能被以其他方位设置(像是旋转90度或其他方位)，以及于此使用的相对空间上的词语可能被相应的使用。模拟数字转换器将模拟电压信号转换成数字信号。例如，管线化或子区间型的模拟数字转换器使用二或以上个子区间。模拟输入信号粗略转换至粗略的数字信号被执行后，粗略的数字信号被数字模拟转换器转换回模拟信号。用模拟比较器比较粗略的模拟值与输入电压，其差异或剩余部分被转换成较精细的数字表值与综合的结果。逐次逼近型模拟数字转换器使用比较器以逐次缩窄输入电压包含的范围。在每个逐次的阶段，比较器比较输入电压与模拟数字转换器的输出，该输出可能代表所选电压范围的中间值。在每个逐次的阶段，逼近值被储存在逐次逼近暂存器。这些逐次的步骤将被连续执行直到达到预设的解析度。在一些模拟数字转换方法中，这比较难去取得足够高的信号杂讯比以及在低电压次微米制程中足够的转换频宽。一些管线化模拟数字转换方法使用开关电容增益级数字模拟转换器(multiplyingDAC:MDAC)，其会趋于被限制在转换频宽。当管线化模拟数字转换器可提供高解析度与高转换频宽，他们亦因为使用多个开关电容增益级数字模拟转换器而倾向高耗能。相似的，当逐次逼近型模拟数字转换器提供一个相对低功率的结构时，他们亦使用传统的开关电容增益级数字模拟转换器。这类的模拟数字转换方法可能无法在次微米制程技术中被缩小而当达到良好的功率。本揭露文件包含电流导向的第一级和串接逐次逼近的第二级的多级的管线化模拟数字转换器的例子。如后讨论的细节，揭露的例子同时使用电流域与电压域的信号处理以得到高取样率和低功耗。在一些揭露的例子中，为了达到这些而使用低电流导向数字模拟转换器的方式，其综合使用了电流导向数字模拟转换器与转导放大器单元。达到高转换率是因为电流导向数字模拟转换器比开关电容方法更快，用回馈电阻去取代传统开关电容增益级数数字模拟转换器中的开关电容网路以转换剩余电流信号至电压信号。图1A绘示，根据本揭示文件的一些实施例，模拟数字转换器系统100的例子。一般来说，模拟数字转换器系统100包含第一级增益级数字模拟转换器10其耦接至接收模拟输入信号VIP/VIM的输入端10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟数字转换器，其特征在于，包含：一输入端用以接收一模拟输入电压；一第一级增益级数字模拟转换器包含：一第一级次模拟数字转换器耦接至该输入端并用以输出一第一数字值，其中该第一数字值对应至该模拟输入电压；以及一电流导向级数字模拟转换器连接至该输入端以及该第一级次模拟数字转换器的一输出端，其中该电流导向级数字模拟转换器用以各别转换该模拟输入电压与该第一数字值至一第一电流信号与一第二电流信号，决定代表该第一电流信号与该第二电流信号之间的差的一剩余电流信号，以及转换该剩余电流信号成一模拟剩余电压信号；一第二级模拟数字转换器耦接至该第一级次模拟数字转换器以接收该模拟剩余电压信号，以及转换该模拟剩余电压信号至一第二数字值；一对准与数字误差校正级用以结合该第一数字值与该第二数字值成一数字输出电压；以及一输出端耦接至该对准与数字误差校正级，其中该输出端用以输出该数字输出电压。

【技术特征摘要】
2018.03.30 US 62/650,536;2019.03.20 US 16/359,4951.一种模拟数字转换器，其特征在于，包含：一输入端用以接收一模拟输入电压；一第一级增益级数字模拟转换器包含：一第一级次模拟数字转换器耦接至该输入端并用以输出一第一数字值，其中该第一数字值对应至该模拟输入电压；以及一电流导向级数字模拟转换器连接至该输入端以及该第一级次模拟数字转换器的一输出端，其中该电流导向级数字模拟转换器用以各别转换该模拟输入电压与该第一数字值至一第一电流信号与一第二电流信号，决定代表该第一电流信号与该第二电流信号之间的差的一剩余电流信号，以及转换该剩余电流信号成一模拟剩余电压信号；一第二级模拟数字转换器耦接至该第一级次模拟数字转换器以接收该模拟剩余电压信号，以及转换该模拟剩余电压信号至一第二数字值；一对准与数字误差校正级用以结合该第一数字值与该第二数字值成一数字输出电压；以及一输出端耦接至该对准与数字误差校正级，其中该输出端用以输出该数字输出电压。2.根据权利要求1的模拟数字转换器，其特征在于，该第一级次模拟数字转换器包含一快闪型模拟数字转换器耦接至该输出端，其中该快闪型模拟数字转换器用以转换该模拟输入电压至该第一数字值。3.根据权利要求1的模拟数字转换器，其特征在于，该电流导向级数字模拟转换器包含一转导放大器耦接至该输入端，其中该转导放大器用以执行该模拟输入电压的一电压电流转换以输出该第一电流信号。4.根据权利要求1的模拟数字转换器，其特征在于，该电流导向级数字模拟转换器包含一剩余放大器用以转换该剩余电流信号至...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·金纽亚，艾力克·苏宁，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71