[發(fā)明專利]乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及其管線模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210183621.9
• 申請(qǐng)日: 2012-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN103457604A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇東銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)詠科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H03M1/12
• 分類號(hào): H03M1/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 史新宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Multiplying?Analog-to-digital?Converter)，且特別是一種省略前置采樣保持(Sample?and?Hold)電路的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

在科技發(fā)展日新月異的現(xiàn)今時(shí)代中，管線(Pipeline)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-digital?Converter)已被開發(fā)出來，并被廣泛地應(yīng)用在諸如無線傳輸電路及消費(fèi)性數(shù)字電子產(chǎn)品中。一般來說，多位的管線模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括前級(jí)采樣保持(Sample?and?Hold)電路及至少一級(jí)乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。前級(jí)采樣保持電路針對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，以得到采樣信號(hào)。此至少一級(jí)乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器根據(jù)此采樣信號(hào)來轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。

然而對(duì)現(xiàn)有的管線模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來說，此前級(jí)采樣保持電路中多需以電容值較高的電容及高耗能的運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)，這樣一來，將使得現(xiàn)有的管線模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器面臨高耗能功率及電路面積較大的問題。據(jù)此，如何針對(duì)現(xiàn)有的管線模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器提出合適的電路設(shè)計(jì)方案，藉此改善現(xiàn)有管線模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器功率耗損較高及電路面積較大的問題，為業(yè)界不斷致力的方向之一。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開的第一方面，提出一種乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Multiplying?Analog-to-digital?Converter)，包括采樣保持單元、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換單元、運(yùn)算單元、比較單元及控制單元。采樣保持單元針對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，以得到采樣電平，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元針對(duì)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，其的數(shù)值范圍介于最小值及最大值之間，而數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換單元針對(duì)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換得到還原信號(hào)電平。運(yùn)算單元根據(jù)采樣電平及還原信號(hào)電平的差值產(chǎn)生輸出信號(hào)。比較單元將輸出信號(hào)的電平與上臨界電平與下臨界電平比較，并輸出代表比較結(jié)果的指示信號(hào)，上臨界與下臨界電平定義既定電平范圍。當(dāng)指示信號(hào)指示輸出信號(hào)的電平落于既定電平范圍外時(shí)，控制單元平移數(shù)字信號(hào)的數(shù)值并據(jù)以輸出調(diào)整后的數(shù)字信號(hào)。

根據(jù)本公開的第二方面，提出一種乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、切換電容電路、比較單元及控制單元。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元針對(duì)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，其中數(shù)字信號(hào)的數(shù)值范圍介于最小值及最大值之間。切換電容電路依據(jù)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生輸出信號(hào)。比較單元將輸出信號(hào)的電平與上臨界電平與下臨界電平比較，并輸出代表比較結(jié)果的指示信號(hào)，其中上臨界與下臨界電平定義既定電平范圍。當(dāng)指示信號(hào)指示輸出信號(hào)的電平落于既定電平范圍外時(shí)，控制單元平移數(shù)字信號(hào)的數(shù)值并據(jù)以輸出調(diào)整后的數(shù)字信號(hào)。

根據(jù)本公開的第三方面，提出一種管線(Pipeline)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Digital?to?Analog?Converter)，包括前述第一方面中提及的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及一至多個(gè)后級(jí)乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；其中此一至多個(gè)后級(jí)乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸出信號(hào)提供第二數(shù)字信號(hào)。

根據(jù)本公開的第四方面，提出一種管線模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括前述第二方面提及的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及一至多個(gè)后級(jí)乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；其中此一至多個(gè)后級(jí)乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸出信號(hào)提供第二數(shù)字信號(hào)。

為了對(duì)本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下：

附圖說明

圖1繪示依照一實(shí)施例的管線模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的方塊圖。

圖2繪示依照第一實(shí)施例的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)方塊圖。

圖3繪示依照一實(shí)施例的圖2的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的實(shí)際電路圖。

圖4繪示其繪示依據(jù)一實(shí)施例的圖3的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的實(shí)際電路的相關(guān)信號(hào)時(shí)序圖。

圖5繪示依據(jù)第二實(shí)施例的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的方塊圖。

圖6繪示依據(jù)一實(shí)施例的圖2的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)的電壓示意圖。

圖7繪示圖2的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在一操作實(shí)例下的轉(zhuǎn)換曲線與一理想轉(zhuǎn)換曲線的示意圖。

圖8繪示圖2的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在另一操作實(shí)例下的轉(zhuǎn)換曲線的示意圖。

圖9繪示依據(jù)一實(shí)施例的圖5的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的控制單元的真值表的示意圖。

圖10繪示依據(jù)一實(shí)施例的圖5的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的控制單元的邏輯電路的電路圖。

圖11繪示依據(jù)一實(shí)施例的圖5的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的實(shí)際電路圖。

圖12繪示依據(jù)另一實(shí)施例的圖5的乘法模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的控制單元的邏輯電路的電路圖。

【主要元件符號(hào)說明】