模拟数字转换器制造技术

一种模拟数字转换器，其为积分型的模拟数字转换器，包括:充电电路，其具有与输入电流对应的电荷被充电的电容；放电电路，用于对被充电到所述电容的电荷进行放电；以及计数电路，通过在第一转换期间和第二转换期间对所述电容的充放电次数进行计数，将所述输入电流的电流值转换为数字值，所述第一转换期间包括第一预充电期间和第一计数期间，所述第二转换期间包括第二预充电期间和第二计数期间，还包括相位变更电路，其将所述充电电路的输出信号的所述第一计数期间的第一相位在所述第二计数期间变更为第二相位。间变更为第二相位。间变更为第二相位。

【技术实现步骤摘要】
模拟数字转换器


[0001]本专利技术涉及积分型的模拟数字转换电路。

技术介绍

[0002]在手机、数码相机等的液晶面板中，为了根据干扰光的照度来控制液晶的背光源的发光量，设置有照度传感器。在搭载于手机等的液晶面板中，为了低耗电，使用用于在面部靠近时断开的接近传感器。在这些便携设备中，为了从设计外部看不到传感器部分而在传感器部分设置滤光片，因此入射至传感器的光变小。因此，需要能够测定到更低照度的照度传感器、能够通过微小的输入信号检测的接近传感器，因此，以往期望一种特开2012
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104656号公报所记载的、能够高精度地测定电流、电路规模小的模拟数字转换器。
[0003]图10是现有的模拟数字转换器91的电路图。
[0004]模拟数字转换器91大致具备充电电路92、比较电路95、计数电路94以及放电电路93。充电电路92具有电容C1以及差动放大器AMP1。比较电路95具有比较器CMP1、开关SW1、电压源85。电压源85输出基准电压Vref。计数电路94具有D触发器81和计数器82。放电电路93具有电流源83和开关SW2。
[0005]图11是表示模拟数字转换器91的动作时序的波形图。在动作开始时，向开关SW1输入低电平的信号，开关SW1关闭。因此，作为积分电路的充电电路92的输出信号Vsig与基准电压Vref相等。在转换期间tconv期间，通过对开关SW1输入高电平的信号而使开关SW1断开，通过输入电流Iin对电容C1充入电荷，进行模拟
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数字转换。以下示出模拟
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数字转换器91的详细动作。
[0006]首先，与时钟信号clk的上升同步地执行使向放电电路93的开关SW2的预充电信号变高(预充电)而使开关SW2接通，使电容C1的一定的电荷放电而使输出信号Vsig减少的预充电动作。
[0007]然后，与时钟信号clk的下一个上升同步地，预充电信号变低，开关SW2断开。之后，作为积分电路的充电电路92(积分器)由输入电流Iin充电，当充电电路92的输出信号Vsig增大而超过基准电压vref时，从比较电路95输出的比较信号comp成为高电压。比较信号comp由D触发器81采样，从D触发器81向开关SW2以及计数器12输出的电荷信号charge成为高电压。
[0008]在向开关SW2输出的电荷信号charge为高的期间将开关SW2导通，储存在充电电路92的电容器C1中的电荷被放电。由此，充电电路25的输出信号vsig下降。
[0009]当向开关SW2输出的电荷信号charge变为低时，开关SW2断开，通过输入电流Iin进行充电，输出信号Vsig上升。当输出信号Vsig超过基准电压Vref时，比较信号comp、电荷信号charge变为高电平，导通开关SW2而使输出信号Vsig降低。
[0010]模拟数字转换器91重复上述动作，在断开开关SW1的转换期间tconv计数器82对放电电路93的放电次数count进行计数，从而能够输出与所输入的电流Iin相应的数字值ADCOUT。
[0011]另外，由于模拟数字转换器91进行动作，使得由输入电流Iin充电的电荷量与由流过放电电路93的电流I放电的电荷量相等，因此充电电荷量＝放电电荷量，以下式(2)示出：Iin
×
tconv＝I
×
tclk
×
count
……
(2)。根据上式(2)，导出下式(3)：count＝(Iin
×
tconv)/(I
×
tclk)
……
(3)。
[0012]在此，tclk表示时钟信号clk的周期，tconv表示通过输入电流Iin进行充电的转换期间，I表示基准电流值，count表示放电电路93的放电次数。
[0013]最小分辨率由(I
×
tclk)决定。
[0014]转换期间tconv设为下式(4)时，tconv＝tclk
×2n
(n为分辨率)
……
(4)，导出下式(5)：count＝Iin/I
×2n
……
(5)。
[0015]例如，在分辨率n＝16比特的情况下，计数器82在0至65535的范围输出与输入电流Iin相应的值。由此，积分型的模拟数字转换器91能够进行宽动态范围和高分辨率的模拟数字转换。
[0016]另外，为了减少使用由模拟数字转换器对连续信号进行量化后的n比特的量化信号进行信号处理时的量化误差，已知在由模拟数字转换器量化后的量化信号的灰度宽度中使用加法单元将任意比特数m的噪声信号在规定区域内随机相加的量化误差的降低方法(特开平05
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75862号公报)。

技术实现思路

[0017]近年来，智能手机有大屏幕化的倾向，全屏化正在推进。
[0018]另外，OLED(有机发光二极管、Organic Light Emitting Diode:有机发光二极管)显示器的采用也在发展，OLED显示器具有透射光的性质(透过率一般为3～5％)，通过在显示器背面设置光传感器而能够有助于全屏化。
[0019]在设置于显示器背面这样的用途中使用的光传感器需要探测由外部光透过显示器背面引起的微小的照度的变化，因此需要以往以上的高灵敏度。为了提高光传感器的灵敏度，考虑增加光传感器的光电二极管(PD)的面积、提高光传感器的AD转换器电路的灵敏度，但如果增加PD的面积，则导致光传感器的芯片尺寸的增加，产生成本上升的课题。在提高了AD转换器电路的灵敏度的情况下，导致噪声成分的增加，与由显示器的透过率抑制信号成分相应地产生SN比恶化的课题。
[0020]为了解决这些问题，能够通过将光传感器的测定结果依次相加来应对。例如，通过将两次测量的结果相加，可以等同于两倍的灵敏度。
[0021]然而，在单纯将光传感器的测定结果相加的情况下，产生将量化时产生的误差(量化误差)也放大这样的课题。
[0022]在日本特开平05
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75862号公报的结构中，为了降低量化误差，需要另外设置加法单元，结构变得复杂。
[0023]本专利技术的一个方式的目的在于实现能够提供能够以简单的结构抑制量化误差且提高灵敏度的光传感器的模拟数字转换器。
用于解决问题的方案
[0024]为了解决上述问题，本专利技术的一方式涉及的一种模拟数字转换器，其为积分型的模拟数字转换器，具备:充电电路，其具有对与输入电流相应的电荷进行充电的电容；放电电路，其用于对充电至所述电容的电荷进行放电；以及计数电路，其通过在第一转换期间和第二转换期间中对所述电容的充放电次数进行计数，将所述输入电流的电流值转换为数字值，所述第一转换期间包括第一预充电期间与第一计数期间，所述第二转换期间包含第二预充电期间与第二计数期间，还具有相位变更电路，其将所述充电电路的输出信号的所述第一计数期间中的第一相位在所述第二计数期间内变更为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟数字转换器，其为积分型的模拟数字转换器，其特征在于，具备:充电电路，其具有对与输入电流相应的电荷进行充电的电容；放电电路，其用于对充电至所述电容的电荷进行放电；以及计数电路，其通过在第一转换期间和第二转换期间中对所述电容的充放电次数进行计数，将所述输入电流的电流值转换为数字值，所述第一转换期间包括第一预充电期间与第一计数期间，所述第二转换期间包含第二预充电期间与第二计数期间，还具有相位变更电路，其将所述充电电路的输出信号的所述第一计数期间中的第一相位在所述第二计数期间内变更为第二相位。2.如权利要求1所述的模拟数字转换器，其特征在于，所述相位变更电路将所述第一相位随机地变更为所述第二相位。3.如权利要求2所述的模拟数字转换器，其特征在于，所述计数电路通过对所述第一转换期间的计数值和所述第二转换期间的计数值进行算术处理，将所述输入电流的电流值转换为数字值。4.如权利要求1至3中任一项所述的模拟数字转换器，其特征在于，还包括比较电路，其对所述充电电路的输出信号和基准电压进行比较，所述相位变更电路包括基准电压值变更电路，其将所述基准电压的所述第一计数期间中的第一电压值变更为所述第二计数期间中的第二电压值。5.一种模拟数字转换器，其为积分型的模拟数字转换器，其特征在于，具备:充电电路，其具有对与输入电流相应的电荷进行充电的电容；放电电路，其用于对充电至所述电容的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨口弘治，井上高广，清水隆行，河边勇，池田徹朗，
申请(专利权)人：夏普半导体创新株式会社，
类型：发明
国别省市：