具有快速追踪机制的模拟至数字转换电路及方法技术

本申请涉及具有快速追踪机制的模拟至数字转换电路及方法。一种具有快速追踪机制的模拟至数字转换电路。正端及负端电容阵列接收正端及负端输入电压并输出正端及负端输出电压。第一比较器根据参考电压比较正端及负端输出电压以产生第一比较结果。第二比较器比较正端及负端输出电压以产生第二比较结果。控制电路根据第一比较结果，在正端及负端输出电压间之差值在预设范围外时，不进行电平提升。控制电路设置正端及负端电容阵列的电压下降及上升追踪方向，根据各切换阶段中根据第二比较结果以一组数字码切换电容使能组合，在正端及负端输出电压相等时输出对应的数字码作为数字输出信号。出信号。出信号。

【技术实现步骤摘要】
具有快速追踪机制的模拟至数字转换电路及方法


[0001]本专利技术是关于模拟至数字转换技术，尤其是关于一种具有快速追踪机制的模拟至数字转换电路及方法。

技术介绍

[0002]模拟至数字转换电路是将连续的模拟信号或者物理量(通常为电压)转换成数字信号的电路。模拟至数字转换电路可由多种不同的架构实现。其中，传统的数字斜率(digital slope)模拟至数字转换电路是以线性的方式，在取样输入信号后，不论电平大小关系如何，均进行信号电平提升，再借由使电容阵列中的电容逐步切换来对输入信号进行追踪。因此，如此架构的模拟至数字转换电路具有较慢的运作速度，而使整体耗费的时间过长。

技术实现思路

[0003]鉴于先前技术的问题，本专利技术之一目的在于提供一种具有快速追踪机制的模拟至数字转换电路及方法，以改善先前技术。
[0004]本专利技术包括一种具有快速追踪机制的模拟至数字转换(analog
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to
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digital conversion；ADC)电路，包括：正端电容阵列、负端电容阵列、第一比较器、第二比较器以及控制电路。正端电容阵列配置以接收正端输入电压并输出正端输出电压。负端电容阵列配置以接收负端输入电压并输出负端输出电压。第一比较器配置以根据参考电压比较正端输出电压以及负端输出电压以产生第一比较结果。第二比较器配置以比较正端输出电压以及负端输出电压以产生第二比较结果。控制电路配置以接收第一比较结果以及第二比较结果。其中控制电路在初始阶段根据第一比较结果，在正端输出电压以及负端输出电压间之差值在与参考电压相关之预设范围外时，不对正端输出电压以及负端输出电压进行电平提升；控制电路在正端输出电压大于负端输出电压时设置正端电容阵列对应电压下降追踪方向并设置负端电容阵列对应电压上升追踪方向，并在负端输出电压大于正端输出电压时设置正端电容阵列对应电压上升追踪方向并设置负端电容阵列对应电压下降追踪方向，并在初始阶段后的各多个切换阶段中根据第二比较结果以一组数字码切换正端电容阵列以及负端电容阵列的电容使能组合，并在正端输出电压以及负端输出电压相等时输出对应的数字码作为数字输出信号。
[0005]本专利技术还包括一种具有快速追踪机制的模拟至数字转换方法，包括：使正端电容阵列接收正端输入电压并输出正端输出电压；使负端电容阵列接收负端输入电压并输出负端输出电压；使第一比较器根据参考电压比较正端输出电压以及负端输出电压以产生第一比较结果；使第二比较器比较正端输出电压以及负端输出电压以产生第二比较结果；使控制电路接收第一比较结果以及第二比较结果；使控制电路在初始阶段根据第一比较结果，在正端输出电压以及负端输出电压间之差值在与参考电压相关之预设范围外时，不对正端输出电压以及负端输出电压进行电平提升；使控制电路在正端输出电压大于负端输出电压
时设置正端电容阵列对应电压下降追踪方向并设置负端电容阵列对应电压上升追踪方向，并在负端输出电压大于正端输出电压时设置正端电容阵列对应电压上升追踪方向并设置负端电容阵列对应电压下降追踪方向；使控制电路在初始阶段后的各多个切换阶段中根据第二比较结果以一组数字码切换正端电容阵列以及负端电容阵列的电容使能组合；以及使控制电路在正端输出电压以及负端输出电压相等时输出对应的数字码作为数字输出信号。
[0006]有关本申请的特征、实作与功效，兹配合图式作较佳实施例详细说明如下。
附图说明
[0007][图1]示出本专利技术之一实施例中，一种具有快速追踪机制的模拟至数字转换电路的框图；
[0008][图2]示出本专利技术一实施例中，正端电容阵列更详细的电路图；
[0009][图3]示出本专利技术另一实施例中，正端电容阵列更详细的电路图；
[0010][图4A]以及[图4B]示出本专利技术一实施例中，正端输出电压以及负端输出电压随图1的模拟至数字转换电路的运作而变化的示意图；
[0011][图5A]以及[图5B]示出本专利技术另一实施例中，正端输出电压以及负端输出电压随图1的模拟至数字转换电路的运作而变化的示意图；
[0012][图6A]以及[图6B]示出本专利技术又一实施例中，正端输出电压以及负端输出电压随图1的模拟至数字转换电路的运作而变化的示意图；以及
[0013][图7]示出本专利技术一实施例中，一种具有快速追踪机制的模拟至数字转换方法的流程图。
具体实施方式
[0014]本专利技术之一目的在于提供一种具有快速追踪机制的模拟至数字转换电路及方法，根据正端输出电压以及负端输出电压的差值大小决定是否进行电平提升，在差值较大时可由于不进行电平提升而加快运作速度。
[0015]请参照图1。图1示出本专利技术之一实施例中，一种具有快速追踪机制的模拟至数字转换电路100的框图。模拟至数字转换电路100包括：正端电容阵列110、负端电容阵列120、第一比较器130、第二比较器140以及控制电路150。
[0016]正端电容阵列110接收正端输入电压Vip并输出正端输出电压Va。更详细的说，于一实施例中，正端电容阵列110在取样阶段中透过开关Sip与模拟信号源连接以接收正端输入电压Vip，并在取样阶段结束时由于开关Sip与模拟信号源断开，而借由切换内部的电容使能组合产生正端输出电压Va。
[0017]负端电容阵列120接收负端输入电压Vin并输出负端输出电压Vb。更详细的说，于一实施例中，负端电容阵列120在取样阶段中透过开关Sin与模拟信号源连接以接收负端输入电压Vin，并在取样阶段结束时由于开关Sin与模拟信号源断开，而借由切换内部的电容使能组合产生负端输出电压Vb。
[0018]第一比较器130根据参考电压Vr比较正端输出电压Va以及负端输出电压Vb以产生第一比较结果CR1。
[0019]第二比较器140比较正端输出电压Va以及负端输出电压Vb以产生第二比较结果
CR2。
[0020]控制电路150接收第一比较结果CR1以及第二比较结果CR2，并据以控制正端电容阵列110以及负端电容阵列120进行电容使能组合的切换。
[0021]控制电路150在初始阶段根据第一比较器130产生的第一比较结果CR1，判断正端输出电压Va以及负端输出电压Vb间之差值是否在与参考电压Vr相关之预设范围内，以决定是否进行电平提升。
[0022]于一实施例中，第一比较器130包括：正端比较器160以及负端比较器170。正端比较器160比较正端输出电压Vip以及参考电压Vr，以产生第一比较结果CR1包括之正端比较结果CP。负端比较器170比较负端输入电压Vin以及参考电压Vr，以产生第一比较结果CR1包括之负端比较结果CN。
[0023]控制电路150设置参考电压Vr之正值以及负值间之范围为预设范围，并根据第一比较结果CR1判断正端输出电压Vip以及负端输出电压Vin间之差值是否位于预设范围内。更详细的说，当上述差值是以Vi表示时，差值位于预设范围内的状况可表示为
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Vr≤Vi≤Vr。而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有快速追踪机制的模拟至数字转换电路，包括：一正端电容阵列，配置以接收一正端输入电压并输出一正端输出电压；一负端电容阵列，配置以接收一负端输入电压并输出一负端输出电压；一第一比较器，配置以根据一参考电压比较该正端输出电压以及该负端输出电压以产生一第一比较结果；一第二比较器，配置以比较该正端输出电压以及该负端输出电压以产生一第二比较结果；以及一控制电路，配置以接收该第一比较结果以及该第二比较结果；其中该控制电路在一初始阶段根据该第一比较结果，在该正端输出电压以及该负端输出电压间之一差值在与该参考电压相关之一预设范围外时，不对该正端输出电压以及该负端输出电压进行电平提升；该控制电路在该正端输出电压大于该负端输出电压时设置该正端电容阵列对应一电压下降追踪方向并设置该负端电容阵列对应一电压上升追踪方向，并在该负端输出电压大于该正端输出电压时设置该正端电容阵列对应该电压上升追踪方向并设置该负端电容阵列对应该电压下降追踪方向，并在该初始阶段后的各多个切换阶段中根据该第二比较结果以一组数字码切换该正端电容阵列以及该负端电容阵列的一电容使能组合，并在该正端输出电压以及该负端输出电压相等时输出对应的所述一组数字码作为一数字输出信号。2.根据权利要求1所述的模拟至数字转换电路，其中该第一比较器包括：一正端比较器，配置以比较该正端输出电压以及该参考电压，以产生该第一比较结果包括之一正端比较结果；以及一负端比较器，配置以比较该负端输出电压以及该参考电压，以产生该第一比较结果包括之一负端比较结果；其中该控制电路配置以设置该参考电压之一正值以及一负值间之一范围为该预设范围，并根据该第一比较结果判断该正端输出电压以及该负端输出电压间之该差值是否位于该预设范围内。3.根据权利要求1所述的模拟至数字转换电路，其中各该正端电容阵列以及该负端电容阵列包括：多个电容，分别具有一第一端以及一第二端，该第一端配置以接收该正端输入电压或该负端输入电压并输出该正端输出电压或该负端输出电压；以及一电容切换电路，电性耦接于所述多个电容，配置以在该初始阶段使该第二端与一共模电压电性耦接，并在该初始阶段后的各所述多个切换阶段中根据该第二比较结果，以所述一组数字码在对应该电压下降追踪方向时使至少其中之一所述多个电容的该第二端与一负参考电压电性耦接以进行使能，并在对应该电压上升追踪方向时使至少其中之一所述多个电容的该第二端与一正参考电压电性耦接以进行使能。4.根据权利要求1所述的模拟至数字转换电路，其中各该正端电容阵列以及该负端电容阵列包括：多个电容对，分别具有电容值相等之一第一单位电容以及一第二单位电容，该第一单位电容以及该第二单位电容分别具有一第一端以及一第二端，该第一端配置以接收该正端输入电压或该负端输入电压并输出该正端输出电压或该负端输出电压；
一电容切换电路，电性耦接于所述多个电容对，配置以在该初始阶段使各所述多个电容对的该第一单位电容以及该第二单位电容的该第二端与一共模电压电性耦接，并在该初始阶段后的各所述多个切换阶段中根据该第二比较结果，以所述一组数字码在对应该电压下降追踪方向时使至少其中之一所述多个电容对的该第一单位电容的该第二端与一负参考电压电性耦接以进行使能，并在对应该电压上升追踪方向时使至少其中之一所述多个电容对的该第二单位电容的该第二端与一正参考电压电性耦接以进行使能。5.根据权利要求1所述的模拟至数字转换电路，其中该控制电路在该初始阶段根据该第一比较结果，在该正端输出电压以及该负端输出电压间之该差值在与该参考电压相关之该预设范围内时，对该正端输出电压以及该负端输出电压中一较大者进行正电平提升以及一较小者进行负电平提升；该控制电路在该正端输出电压大于该负端输出电压时设置该正端电容阵列对应该电压下降追踪方向并设置该负端电容阵列对应该电压上升追踪方向，并在该负端输出电压大于该正端输出电压时设置该正端电容阵列对应该电压上升追踪方向并设置该负端电容阵列对应该电压下降追踪方向，并在该初始阶段后的各多个切换阶段中根据该第二比较结果以一组数字码切换该正端电容阵列以及该负端电容阵列的一电容使能组合。6.根据权利要求1所述的模拟至数字转换电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪玮谦，
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：