專利名稱：電流供應系統(tǒng)、使用其的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及電流供應方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于電流供應系統(tǒng)，使用此電流供應系統(tǒng)來提供偏壓電流的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及電流供應方法，特別有關(guān)于在低頻時提供固定電流的電流供應系統(tǒng)、使用此電流供應系統(tǒng)來提供偏壓電流的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及電流供應方法。
背景技術(shù)：
一般來說,管線式ADC (Analog to Digital converter,模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)會使用動態(tài)偏壓電路來做為內(nèi)建的偏壓電路。這樣的方式可以使得管線式ADC對不同的操作頻率有不同的功率，而使得功率消耗可以最佳化。通過這樣的機制，可以讓管線式ADC操作在不同頻率，而不需針對不同的操作頻率設(shè)計不同的管線式ADC。ADC通常會利用電壓轉(zhuǎn)電流電路以及固定電阻來產(chǎn)生固定偏壓電流。動態(tài)偏壓電 路則是利用等效可變電阻來產(chǎn)生不同的偏壓電流。舉例來說，可利用開關(guān)電容電路(switchcapacitor circuit)作為等效可變電阻。開關(guān)電容電路的電容若隨著不同頻率的信號進行充放電的操作，則可視為隨頻率變動的電阻，因此此類的電壓轉(zhuǎn)電流電路可依頻率改變電流大小。然而，當信號的頻率過低吋，電容在充電時可能會產(chǎn)生漏電的狀況。因此，在信號頻率低時，動態(tài)偏壓電路可能會失去準確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的為提供ー種可操作在低頻的電流供應系統(tǒng)。本發(fā)明的另ー目的為提供ー種可操作在低頻的模擬數(shù)字電路。本發(fā)明的另一目的為提供一種可在低頻時提供固定電流的電流供應方法。本發(fā)明的一實施例揭露了一種電流供應系統(tǒng)，用以提供一輸出電流，包含ー頻率檢測電路，用以接收至少ー輸入信號，并檢測該輸入信號的頻率；一頻率控制電流提供電路，當該輸入信號的該頻率在一第一預定范圍時，根據(jù)該輸入信號的該頻率提供該輸出電流；以及ー預定電流提供電路，當該輸入信號的該頻率不在該第一預定范圍時，提供具有一第一預定電流值的該輸出電流。本發(fā)明的另ー實施例揭露了一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包含一偏壓電流提供電路。此偏壓電流提供電路包含一頻率檢測電路，用以接收至少ー輸入信號，并檢測該輸入信號的頻率；一頻率控制電流提供電路，當該輸入信號的該頻率在一第一預定范圍時，根據(jù)該輸入信號的該頻率提供該偏壓電流；以及ー預定電流提供電路，當該輸入信號的該頻率不在該第一預定范圍時，提供電流值為ー第一電流預定值的該偏壓電流。本發(fā)明的又一實施例揭露了ー種電流供應方法，用以提供一輸出電流，包含(a)檢測ー輸入信號的頻率；(b)當該輸入信號的該頻率在一第一預定范圍時，根據(jù)該輸入信號的該頻率提供該輸出電流；以及(c)當該輸入信號的該頻率不在該第一預定范圍時，提供具有一第一預定電流值的該輸出電流。
通過前述的實施例，可在輸入信號頻率較低時提供固定的電流，以避免已知技術(shù)中漏電流的問題。此外，亦可在頻率高時限制電流，以避免電流過大。而且，本發(fā)明還提供了多段的電流供應機制，而使得設(shè)計上更有應用性。


圖I繪示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電流供應系統(tǒng)的方塊圖。圖2繪示了圖I所示的電流供應系統(tǒng)其中一例的電路圖。圖3A和圖3B繪示了圖2所示的電路中，輸入信號的頻率和輸出電流的關(guān)系圖。圖4繪示了圖I所示的電流供應系統(tǒng)其中一例的電路圖。
圖5A和圖5B繪示了圖4所示的電路中，輸入信號的頻率和輸出電流的關(guān)系圖。圖6繪示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電流供應方法的流程圖。[主要元件標號說明]100、200、400電流供應系統(tǒng) 101頻率檢測電路103頻率控制電流提供電路 105預定電流提供電路107低通濾波器201、203、207、209、215、217 和 223 晶體管202、219電容205誤差放大器211、227、408、410 電阻 213 比較器221誤差放大器224、226、404、406開關(guān)元件225反相器227電阻228、230、232、234 端點 401 比較器陣列404,406開關(guān)元件405多工器
具體實施例方式在說明書及上述的申請專利范圍當中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領(lǐng)域中具有通常知識者應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及上述的申請專利范圍并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。在通篇說明書及上述的請求項當中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定于」。以外，「耦接」一詞在此是包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或通過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。圖I繪示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電流供應系統(tǒng)100的方塊圖。如圖I所示，電流供應系統(tǒng)100包含一頻率檢測電路101、一頻率控制電流提供電路103以及一預定電流提供電路105。頻率檢測電路101用以接收至少一輸入信號(此例中為時鐘信號CLK)，并檢測輸入信號的頻率，并根據(jù)檢測到的頻率來控制頻率控制電流提供電路103以及預定電流提供電路105。頻率控制電流提供電路103于輸入信號的頻率在一第一預定范圍時，根據(jù)輸入信號的頻率提供輸出電流1_。預定電流提供電路105在輸入信號的頻率不在該第一預定范圍時，提供電流值為一電流預定值的輸出電流。除此之外，電流供應系統(tǒng)100可還包含一低通濾波器107，用以濾掉輸出電流Irat的漣波(ripple)，使得輸出電流Irat更為穩(wěn)定。此電流供應系統(tǒng)100可運用在ADC上的偏壓上，也就是將輸出電流Itjut作為ADC的偏流，但此電路系統(tǒng)亦可運用在其它的電路或電子系統(tǒng)上。底下將更詳細說明電流供應系統(tǒng)100的電路以及運作方式。圖2繪示了圖I所示的電流供應系統(tǒng)200其中一例的電路圖。如圖2所示，頻率檢測電路101包含了晶體管201、203、207和209、電容202、誤差放大器205、電阻211以及比較器213。其中晶體管201和203在此實施例中為N型金屬氧化物半導體晶體管，而207、209為P型金屬氧化物半導體晶體管。于此實施例中，晶體管201、203以及電容202形成了一開關(guān)電容電路(亦即會隨接收信號的頻率不同而提供不同電阻的可變電阻電路)，晶體管201、203用以接收輸入信號ckl以及ck2，其中ckl與ck2可以為反向信號，而晶體管201,203以及電容202根據(jù)輸入信號ckl以及ck2的頻率提供了一輸入信號電阻。誤差放大器205用以使晶體管207產(chǎn)生固定電流。晶體管207、晶體管209形成了一電流鏡，因此晶體管209會產(chǎn)生跟晶體管207輸出的電流一樣的輸入信號電流Ir，來搭配電阻211產(chǎn)生一輸入信號電壓Vf。比較器213比較輸入信號電壓Vf以及參考電壓Vraf。由于輸入信號電壓Vf是取決于輸入信號ckl和ck2的頻率，因此通過比較輸入信號電壓Vf以及參考電壓 VMf，可判定輸入信號ckl和ck2的頻率是否小于一預定值。根據(jù)前述內(nèi)容，頻率檢測電路101的結(jié)構(gòu)和操作可簡示為一可變電阻電路(晶體管201、203以及電容202)，用以根據(jù)輸入信號ckl、ck2的頻率提供一輸入信號電阻；一電流源(誤差放大器205、以及晶體管207和晶體管209形成的電流鏡)，用以根據(jù)輸入信號電阻提供一輸入信號電流L ;一阻抗元件(211)，用以根據(jù)輸入信號電流產(chǎn)生一輸入信號電壓Vf ；以及比較器213，比較輸入信號電壓Vf以及一參考電壓VMf，來判定該輸入信號ckl，ck2的頻率。在此實施例中，當輸入信號ckl和ck2的頻率大于一預定值時，會使開關(guān)元件224導通而開關(guān)元件226關(guān)閉。請留意由于有反相器225的存在，因此開關(guān)元件224和226會分別接收到反相的信號，因此當其中之一導通時，另外一開關(guān)元件為不導通。開關(guān)元件224導通的定義為端點228和230導通，而開關(guān)元件226導通的定義為端點232和234導通。因此輸出電流Itjut會通過頻率控制電流提供電路103根據(jù)輸入信號ckl和ck2的頻率來產(chǎn)生。而當信號ckl和ck2的頻率小于一預定值時，會使開關(guān)元件224關(guān)閉而開關(guān)元件226導通。因此預定電流提供電路105會提供電流值固定的輸出電流Iwt。于此實施例中，頻率控制電流提供電路103包含了晶體管215、217和223、電容219、誤差放大器221以及開關(guān)元件224。晶體管215、217和電容219亦形成了一開關(guān)電容電路，因此會隨著信號ckl和ck2的頻率提供不同的輸入信號電阻。同樣的，誤差放大器221和晶體管223會提供固定電流，因此會根據(jù)不同的輸入信號電阻而產(chǎn)生不同的輸出電
AlL Iout °預定電流提供電路105則包含了反相器225、開關(guān)元件226以及電阻227并跟頻率控制電流提供電路103共享誤差放大器221和晶體管223。當開關(guān)元件226導通時，誤差放大器221和晶體管223會提供固定電流，因此會配合電阻227來提供電流值固定的輸出電
AlL I OUt °圖3A和圖3B繪示了圖2所示的電路中，輸入信號的頻率和輸出電流的關(guān)系圖。在圖3A所示的實施例中，當輸入信號的頻率大于頻率臨界值fthr時，輸出電流會跟頻率成正比(由頻率控制電流提供電路103所產(chǎn)生)。而當輸入信號的頻率小于頻率臨界值ftto時，輸出電流為ー固定的電流1_(由預定電流提供電路105所產(chǎn)生)。通過這樣的方式，可以避免已知技術(shù)中，輸入信號頻率過低造成偏壓不準確的問題。圖2所示的實施例，除了在輸入信號頻率過低時將輸出電流限制為固定電流之夕卜，亦可在輸入信號頻率過高時，將輸出電流限制為固定電流，以避免電流過大而破壞電路。如圖3B所示，當輸入信號的頻率小于頻率臨界值fthrl時，輸出電流為一固定的電流Iranl，而當輸入信號的頻率大于頻率臨界值ftto2吋，輸出電流亦限制為ー固定的電流1_2。此類的變化亦應在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。因此圖2和圖3A、圖3B所示的實施例可簡示如下頻率控制電流提供電路在輸入信號的頻率于ー預定范圍時，根據(jù)輸入信號的該頻率提供該輸出電流。預定電流提供電路在輸入信號的頻率不在該預定范圍時，提供電流值為ー電流預定值的輸出電流。對應于圖3A中的Icon以及圖3B中的Iranl，預定范圍為一第一頻率臨界值到一第ニ頻率臨界值，其中該第二頻率臨界值大于該第一頻率臨界值，且預定電流提供電路在輸入信號的頻率小于該第一頻率臨界值時，提供電流值為該電流預定值的該輸出電流。 對應圖3B中的Iera2，預定范圍為一第一頻率臨界值fthrl到一第二頻率臨界值ftto2，且預定電流提供電路在輸入信號的該頻率大于該第二頻率臨界值ftto2時，提供電流值為該電流預定值的該輸出電流。圖4繪示了圖I所示的電流供應系統(tǒng)另外一例的電路圖。圖4所示的電流供應系統(tǒng)400的部份元件和圖2所示的電流供應系統(tǒng)200相同，其不同之處在于圖2的比較器213在圖4中被比較器陣列401 (包含多個比較器)所取代，且圖4的預定電流提供電路105包含了多個開關(guān)元件404、406以及電阻405、410。亦即預定電流提供電路105可以選擇不同的開關(guān)元件和電阻，來提供不同電流值的預定電流。在圖4所示的實施例中，可依需求選擇不同的比較器(即選擇不同的參考電壓VMf)，然后通過多エ器405耦接到不同的開關(guān)元件和電阻。因此，圖4所示的電路的動作可如圖5A所示，可自由設(shè)定成不同的頻率臨界值和輸出電流。亦即，可設(shè)定成當輸入信號的頻率小于頻率臨界值fttol時，輸出電流為一固定的電流1。_。但亦可將頻率臨界值設(shè)定成較大的fthr2，而當輸入信號的頻率小于頻率臨界值ftM時，輸出電流為一固定的電流1。《^。依此類推，可視需求而任意的選擇頻率臨界值和輸出電流。圖4亦可采用如圖3B所示的操作，如圖5B所示。亦即，當輸入信號的頻率大于fthrl時，將輸出電流限制在Iranl，或?qū)⑵湓O(shè)定成當輸入信號的頻率大于較ftol大的ftto2吋，將輸出電流限制在大于Iranl的Iran2，可視需求而任意的選擇頻率臨界值和輸出電流。。根據(jù)前述的實施例，可得到ー電流供應方法。圖6繪示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電流供應方法的流程圖。如圖6所示，其包含下列步驟步驟601檢測ー輸入信號的頻率。步驟603當輸入信號的頻率在ー預定范圍時，根據(jù)輸入信號的頻率提供輸出電流。步驟605當輸入信號的該頻率不在預定范圍時，提供電流值為ー電流預定值的輸出電流。其它詳細步驟可由前述實施例推得，故在此不再贅述。
通過前述的實施例，可在輸入信號頻率較低時提供固定的電流，以避免已知技術(shù)中漏電流的問題。此外，亦可在頻率高時限制電流，以避免電流過大。而且，本發(fā)明還提供了多段的電流供應機制，而使得設(shè)計上更有應用性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種電流供應系統(tǒng),用以提供一輸出電流,包含 一頻率檢測電路，用以接收至少一輸入信號，并檢測該輸入信號的頻率； 一頻率控制電流提供電路，當該輸入信號的該頻率在一第一預定范圍時，根據(jù)該輸入信號的該頻率提供該輸出電流；以及 一預定電流提供電路，當該輸入信號的該頻率不在該第一預定范圍時，提供具有一第一預定電流值的該輸出電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流供應系統(tǒng)，其中該第一預定范圍為一第一頻率臨界值到一第二頻率臨界值，其中該第二頻率臨界值大于該第一頻率臨界值，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率小于該第一頻率臨界值時，提供電流值為該第一電流預定值的該輸出電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流供應系統(tǒng)，其中該第一預定范圍為一第一頻率臨界值到一第二頻率臨界值，且該第二頻率臨界值大于該第一頻率臨界值，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率大于該第二頻率臨界值時，提供電流值為該第一電流預定值的該輸出電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流供應系統(tǒng)，其中該頻率檢測器包含 一可變電阻電路，用以根據(jù)該輸入信號的該頻率提供一輸入信號電阻； 一電流源，用以根據(jù)該輸入信號電阻提供一輸入信號電流； 一阻抗兀件，用以根據(jù)該輸入信號電流產(chǎn)生一輸入信號電壓；以及 一比較器，比較該輸入信號電壓以及一參考電壓，來判定該輸入信號的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流供應系統(tǒng)，其中該頻率控制電流提供電路還包含當該輸入信號的該頻率在一第二預定范圍時，根據(jù)該輸入信號的該頻率提供該輸出電流，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率不在該第二預定范圍時，提供具有一第二預定電流值的該輸出電流，其中該第一預定范圍和該第二預定范圍不同，且該第一電流預定值和該第二電流預定值不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流供應系統(tǒng)，其中該第一預定范圍為一第一頻率臨界值到O，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率大于該第一頻率臨界值時，提供電流值為該第一電流預定值的該輸出電流；其中該第二預定范圍為一第二頻率臨界值到O，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率大于該第二頻率臨界值時，提供電流值為該第二電流預定值的該輸出電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流供應系統(tǒng)，其中該預定電流提供電路包含多個電阻以分別提供電流值不同的該輸出電流，且該電流供應系統(tǒng)還包含一多工器，用以使該頻率檢測器選擇性地耦接到該多個電阻其中之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流供應系統(tǒng)，其中該頻率檢測器包含 一可變電阻電路，用以根據(jù)該輸入信號的該頻率提供一輸入信號電阻； 一電流源，用以根據(jù)該輸入信號電阻提供一輸入信號電流； 一阻抗兀件，用以根據(jù)該輸入信號電流產(chǎn)生一輸入信號電壓；以及一比較器陣列，比較該輸入信號電壓以及多個參考電壓中的其中一個，來判定該輸入信號的該頻率。
9.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包含一電流供應系統(tǒng)，用以提供一輸出電流，包含 一頻率檢測電路，用以接收至少一輸入信號，并檢測該輸入信號的頻率； 一頻率控制電流提供電路，當該輸入信號的該頻率在一第一預定范圍時，根據(jù)該輸入信號的該頻率提供該輸出電流；以及 一預定電流提供電路，當該輸入信號的該頻率不在該第一預定范圍時，提供電流值為一第一電流預定值的該輸出電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第一預定范圍為一第一頻率臨界值到一第二頻率臨界值，其中該第二頻率臨界值大于該第一頻率臨界值，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率小于該第一頻率臨界值時，提供電流值為該第一電流預定值的該輸出電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第一預定范圍為一第一頻率臨界值到一第二頻率臨界值，且該第二頻率臨界值大于該第一頻率臨界值，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率大于該第二頻率臨界值時，提供電流值為該第一電流預定值的該輸出電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該頻率檢測器包含 一可變電阻電路，用以根據(jù)該輸入信號的該頻率提供一輸入信號電阻； 一電流源，用以根據(jù)該輸入信號電阻提供一輸入信號電流； 一阻抗兀件，用以根據(jù)該輸入信號電流產(chǎn)生一輸入信號電壓；以及 一比較器，比較該輸入信號電壓以及一參考電壓，來判定該輸入信號的頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該頻率控制電流提供電路還包含當該輸入信號的該頻率在一第二預定范圍時，根據(jù)該輸入信號的該頻率提供該輸出電流，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率不在該第二預定范圍時，提供電流值為一第二電流預定值的該輸出電流，其中該第一預定范圍和該第二預定范圍不同，且該第一電流預定值和該第二電流預定值不同。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該第一預定范圍為一第一頻率臨界值到0，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率大于該第一頻率臨界值時，提供電流值為該第一電流預定值的該輸出電流；其中該第二預定范圍為一第二頻率臨界值到0，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率大于該第二頻率臨界值時，提供電流值為該第二電流預定值的該輸出電流。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該預定電流提供電路包含多個電阻以分別提供電流值不同的該偏壓電流，且該電流供應系統(tǒng)還包含一多工器，用以使該頻率檢測器選擇性地耦接到該多個電阻其中之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該頻率檢測器包含 一可變電阻電路，用以根據(jù)該輸入信號的該頻率提供一輸入信號電阻； 一電流源，用以根據(jù)該輸入信號電阻提供一輸入信號電流； 一阻抗兀件，用以根據(jù)該輸入信號電流產(chǎn)生一輸入信號電壓；以及一比較器陣列，比較該輸入信號電壓以及多個參考電壓中的其中一個，來判定該輸入信號的頻率。
17.—種電流供應方法,用以提供一輸出電流,包含(a)檢測一輸入信號的頻率； (b)當該輸入信號的該頻率在一第一預定范圍時，根據(jù)該輸入信號的該頻率提供該輸出電流；以及 (C)當該輸入信號的該頻率不在該第一預定范圍時，提供具有一第一預定電流值的該輸出電流。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電流供應方法，其中該第一預定范圍為一第一頻率臨界值到一第二頻率臨界值，其中該第二頻率臨界值大于該第一頻率臨界值，且該步驟(c)是在該輸入信號的該頻率小于該第一頻率臨界值時，提供電流值為該第一電流預定值的該輸出電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電流供應方法，其中該第一預定范圍為一第一頻率臨界值到一第二頻率臨界值，且該第二頻率臨界值大于該第一頻率臨界值，且該步驟(C)是在該輸入信號的該頻率大于該第二頻率臨界值時，提供電流值為該第一電流預定值的該輸出電流。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電流供應方法，其中該步驟(b)還包含當該輸入信號的該頻率在一第二預定范圍時，根據(jù)該輸入信號的該頻率提供該輸出電流，且該步驟(C)在該輸入信號的該頻率不在該第二預定范圍時，提供具有該預定電流值為一第二預定電流值的該輸出電流，其中該第一預定范圍和該第二預定范圍不同，且該第一電流預定值和該第二電流預定值不同。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電流供應方法，其中該第一預定范圍為一第一頻率臨界值到0，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率大于該第一頻率預定值時，提供電流值為該第一電流預定值的該輸出電流；其中該第二預定范圍為一第二頻率臨界值到0，且該預定電流提供電路在該輸入信號的該頻率大于該第二頻率預定值時，提供電流值為該第二電流預定值的該輸出電流。
全文摘要
一種電流供應系統(tǒng)，用以提供一輸出電流，包含一頻率檢測電路，用以接收至少一輸入信號，并檢測該輸入信號的頻率；一頻率控制電流提供電路，當該輸入信號的該頻率在一第一預定范圍時，根據(jù)該輸入信號的該頻率提供該輸出電流；以及一預定電流提供電路，當該輸入信號的該頻率不在該第一預定范圍時，提供具有一第一預定電流值的該輸出電流。
文檔編號G05F1/56GK102768553SQ20111011649
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者吳孟軒, 朱彥昕 申請人:智原科技股份有限公司