[发明专利]模拟数字转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟数字转换器(Analog-to-Digital Circuit，ADC)。

背景技术

随着通信网络频宽不断地增加，使得适用于前端的模拟转数字电路(Analog-to-Digital Circuit，ADC)的转换速度也必须不断的提升以达到整个系统的需求，例如在超宽频(Ultra-Wideband，UWB)无线通信与部分响应最大似然(Partial Response-Maximum Likelihood，PRML)上，就非常需要具有低至中分辨率及高速取样频率的模拟转数字电路，所以发展具有校正能力的高速模拟转数字电路来降低功率消耗。

在高速快闪模拟转数字电路(Flash ADC)中，主要影响效率的来源为参考阶梯(reference ladder)电阻值工艺变异及比较器(含前置放大器(preamp)与锁存器(latch))路径上晶体管不匹配所产生的偏移电压(offset voltage，Vos)。为了使比较器较不受输入偏移电压影响时，往往需要更大长宽比的晶体管，却会让电容寄生效应愈加严重，使得模拟转数字电路在高频操作时受到限制，也会让取样电路消耗更多的功率。观察目前发展具有校正机制的快闪模拟转数字电路中，用以补偿功率消耗将是未来的主流。

图1绘示为美国专利公告号第US5,789,974号专利申请的可校正放大器直流偏移量的电路图。请参考图1，在校正过程中，将放大器的负输入端接地，故可以将放大器两输入端的等效偏移电压经由开回路组态放大至逻辑电平，再判断该逻辑值来驱动偏移补偿电路来抵消偏移电压。此技术可将放大器的偏移电压补偿至最小。

图2绘示为美国专利公告号第US5,696,508号专利申请的比较器偏移量补偿转换器的电路图。请参考图2，假设偏移电压变异大于1 LSB，所以在校正过程中，经由切换参考阶梯12上±3LSB后，与邻近的抽头(tap)相比来找出此抽头上的最小的偏移量。此技术由于只能校正±1LSB的偏移电压值，所以不适用于高精确度的模拟转数字电路补偿。

图3绘示为美国专利公告号第US6,515,464号专利申请的使用微控制器于模拟装置的输入电压偏移校正的电路图。请参考图3，利用微控制器送出控制码至校正逻辑后补偿模拟元件的偏移电压，并判断运算放大器输出电压是否大于比较器的正端电压。比较器输出若有转态发生时，微控制器将运算放大器的偏移电压求出，并透过校正逻辑补偿运算放大器。然而，因为比较器本身也会受偏移电压影响，致使此技术无法将运算放大器的偏移电压补偿至最小。

图4绘示为美国专利公告号第US7,075,465号专利申请的模拟数字转换器的比较器偏移量校正的电路图。请参考图4，校正控制单元的计数器所输出的递增斜波(ramp)经过数字模拟转换器DAC1～DAC7转换产生校正电压V_CAL1～V_CAL7，以便校正比较器COMP1～COMP7。于校正期间，分别使比较器COMP1～COMP7的二输入端接收参考电压REF1～REF7。在计数器持续递增的过程中，当比较器COMP1～COMP7有转态点发生，即停止校正发生转态的比较器及其递增斜坡。此方法可补偿高精确度的比较器。

图5绘示为美国专利公告号第US6,847,320号专利申请的模拟数字转换器的线性补偿的电路图。在平均电阻(averaging resistor)与下级前置放大器(preamp)间串联调整电阻。另外在校正过程中，会有调整电流流经调整电阻来降低模拟转数字电路受偏移电压的影响，改善了模拟转数字电路的线性度。

发明内容

本发明提供一种模拟数字转换器，可有效地解决电路中的偏移电压，亦可达到低功率功能需求，本发明所提及的模拟数字转换器可校正。

本发明提供一种模拟数字转换器，包括至少一转换单元，其中此转换单元包括比较器、控制单元、计数单元及校正单元。比较器用以比较其第一输入端与第二输入端的电压，并输出比较结果。控制单元检查比较器的比较结果而输出控制信号。计数单元依据控制信号进行计数操作，并输出计数结果。校正单元提供参考电压至比较器的第二输入端，并且依据计数单元的计数结果调整参考电压的电平。

本发明因采用校正单元取代传统电路中的参考阶梯电阻，因此不会有参考阶梯电阻值的影响，并且可有效地解决比较器等效输入偏移电压路径上的总偏移电压。数字模拟转换单元与控制单元在校正完成后皆不消耗功率，可达到低功率功能的需求。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明