[发明专利]具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种逐渐逼近式(successive approximation register，SAR)模拟至数字转换器，特别是涉及一种具窗口预测功能的SAR模拟至数字转换器。

背景技术

逐渐逼近式(SAR)模拟至数字转换器(ADC)为各种模拟至数字转换器当中的一种，用以将模拟信号转换为相应的数字信号。SAR模拟至数字转换器借由比较及搜寻所有可能的量化准位以获得数字输出。SAR模拟至数字转换器所需的电路面积及成本远较其它模拟至数字转换器来得低。然而，SAR模拟至数字转换器需要更多的周期以获得数字输出，因此不适于高速应用。

有一些方法被提出以加速SAR模拟至数字转换器的操作。其中一个方法是在比较阶段容忍其稳定(settling)误差，但是会降低其线性度。

虽然SAR模拟至数字转换器消耗的电源远较其它模拟至数字转换器来得少，但是，其消耗量对于一些电源资源受限的电子装置来说，仍然太高。

因此亟需提出一种新颖的SAR模拟至数字转换器，以加速其操作而不会影响其线性度。

由此可见，上述现有的逐渐逼近式模拟至数字转换器在产品结构、实施方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器及方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的逐渐逼近式模拟至数字转换器存在的缺陷，而提供一种新型结构的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器及方法，所要解决的技术问题是提出一种具窗口预测功能的SAR模拟至数字转换器，可在比较阶段容忍其稳定(settling)误差，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其包含：一第一电容式数字至模拟转换器，用以接收一第一输入信号；一第二电容式数字至模拟转换器，用以接收一第二输入信号；一第一粗略比较器，用以比较该第一电容式数字至模拟转换器的输出与一窗口参考电压；一第二粗略比较器，用以比较该第二电容式数字至模拟转换器的输出与该窗口参考电压；一精确比较器，用以比较该第一电容式数字至模拟转换器的输出与该第二电容式数字至模拟转换器的输出；及一逐渐逼近式控制器，其接收该第一粗略比较器及该第二粗略比较器的输出，用以决定该第一电容式数字至模拟转换器及该第二电容式数字至模拟转换器的输出是否落入一预测窗口，该预测窗口是由该窗口参考电压所决定，其中，当该第一电容式数字至模拟转换器及该第二电容式数字至模拟转换器的输出落入该预测窗口时，该逐渐逼近式控制器跳过该逐渐逼近式模拟至数字转换器的模拟至数字转换的至少一阶段；其中该逐渐逼近式控制器对该第一粗略比较器、该第二粗略比较器及该精确比较器的输出进行译码，以获得该逐渐逼近式模拟至数字转换器的转换输出。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该第一电容式数字至模拟转换器及该第二电容式数字至模拟转换器当中的任一个包含可个别切换的电容数组。

前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该第一或该第二电容式数字至模拟转换器，每一阶段使用二该电容，以获得最高有效位，且每一阶段使用一该电容，以获得最低有效位。

前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该第一电容式数字至模拟转换器的电容的第一端耦接至该第一输入信号，该第二电容式数字至模拟转换器的电容的第一端耦接至该第二输入信号，且该第一及该第二电容式数字至模拟转换器的电容的第二端可切换至一第一参考电压或一第二参考电压。

前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的其更包含多个开关，借由逐渐逼近式控制器以控制该电容的切换。

前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该第一电容式数字至模拟转换器的输出是由该第一电容式数字至模拟转换器的电容的第一端所得到，且该第二电容式数字至模拟转换器的输出是由该第二电容式数字至模拟转换器的电容的第一端所得到。