[发明专利]采用单一转换器模块的双输入模数转换器

说明书

本发明涉及可多路复用两个模拟信号、而只需要单个转换模块的半闪速(half-flash)型模数转换器(ADC)。该转换器用于处理电视信号很便利。

我们用三种信号进行视频信号的传输和处理：亮度信号Y及色度(色差)信号U和V。信号Y的通带高于信号U和V，因此在ADC中必须将Y信号的采样频率转换成U和V两信号采样频率的两倍。这样就带来几个信号同时进行模数转换的问题。

解决这个问题可采用两种技术。第一种包括使用三个ADC在频率f_s数字化信号Y，在频率fs/2将信号U和V数字化。这种方案简单，但增加了功率消耗和元件的尺寸。第二种解决办法是只用两个ADC(如果将其与多路复用信号U和V的模拟多路复用器一起使用就可以做到)，然后在第一个ADC中以频率fs/2将信号U和V数字化。第二个ADC用来以频率fs数字化信号Y。第二种解决办法耗电较少，但其主要缺点是制造模拟多路复用器很困难(速度、线性度等)。

现有几种ADC，一些转换速度高，另一些速度低但功耗较少或体积较小。一种广泛使用的技术是分两步进行模数转换。第一步，大致确定要以频率fs转换的电压。这样就可产生被转换电压的最高有效位(MSB)。大致知道了电压后，在第二周期(1/fs时间后)进行更精细的比较来产生被转换电压的最低有效位(LSB)。由于第一步比第二步快，所以使用两个精细比较器组以便对每个粗略比较实现两个精细比较。

图1给出这种使用一个粗略比较器组1和两个精细比较器组2和3的ADC。V_min和V_max间的电压范围被分成n+1个相等的间隔，给出n个基准电压，每个间隔被分成m+1个相等的子间隔，给出每个大间隔中m个基准电压。粗略比较器组1接收n个等于V_min+k(V_max-V_min/(n+1))(其中k的范围在为从1到n)的电压作为基准电压。由粗略比较器组1确定的大致的电压间隔被分成m个间隔，然后馈送至精细比较器组2或3。然后将这样选择的基准电压与要转换的电压V_min相比。比较器组1、2和3的输出分别具有由编码器5、6、7编码以给出MSB和LSB的n、m和m个位。

为校正馈送至粗略比较器组1和精细比较器组2、3间电压基准的偏差，馈送P个额外的基准至精细比较器2和3。这P个基准对应于与粗略比较器组1确定的大间隔相邻的细小间隔。精细比较器2和3于是具有m+p个并行比较器。如果需要，这些辅助基准将被用于校正粗略比较器组确定的电压基准中的LSB。较正电路8和9以已知的方式校正由粗略比较提供的有关的位。

图2给出比较器1、2和3的时序图；显示了包含两次粗略比较的完整工作周期。在时钟信号的第一个周期T₁中，粗略比较器组1采样信号V_in，然后将其与n个基准电压相比。在这段时间中，精细比较器组2也将采样并保持(锁住)信号V_in。在第二周期T₂开始时，保持闭锁以使基准电压稳定(画阴影线部分)。现在可进行精细比较。在第二周期中，粗略比较器1第二次采样信号V_in，这次是为比较器3的精细比较。

如上所述的半闪速ADC的例子在由Thomson ConsumerElectronics递交的法国专利申请n°9312026中给出。

本发明的目的就是为了提供一种具有两个模拟输入信号的模数转换器，它包含前面提到的两种技术的优点，尤其是简单且功耗低，同时避免了它们的缺点。如上所述，其原理是基于使用包括两“精细比较器”组和一“粗略比较器”组的半闪速模数转换器模块。

因而，本发明是关于具有两个模拟输入信号的模数转换器的包括一粗略比较器组和两精细比较器组，所述粗略比较器组用于确定被转换信号的最高有效位并为所述精细比较器组确定电压间隔，所述精细比较器组用来确定被转换信号的最低有效位，其中每个输入信号与一个精细比较器组相连，所述粗略比较器组交替地将所述第一和第二输入信号与基准电压相比较。本发明的一个重要特点在于两输入信号中的每一个与精细比较器相连，粗略比较器组包括交替地将第一采样电压和第二采样电压与相同基准电压相比较。

本发明的另一重要特点为粗略比较器组的比较器是自动回零比较器，其交替地将第一和第二电压与相同基准电压相比。类似地，精细比较器组的比较器最好也是自动回零比较器。