專利名稱：模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字設(shè)備的廣泛使用，已經(jīng)在各種領(lǐng)域中使用用于把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換
成數(shù)字信號(hào)的模擬-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器。
例如，這種AD轉(zhuǎn)換器由于把進(jìn)入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的N位 (N=n+m )數(shù)字信號(hào)的并行AD轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換為高階m位和低階n位的子域 (submnging ) AD轉(zhuǎn)換器而聞名。
認(rèn)為這種子域AD轉(zhuǎn)換器優(yōu)于并行AD轉(zhuǎn)換器在于其更小的電路尺寸和 更少的功率消耗。作為示例，參考專利文件1 (JP-A-2004-7134)。
現(xiàn)在描述用于把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成N位數(shù)字信號(hào)的子域AD轉(zhuǎn)換器。
配置這種子域AD轉(zhuǎn)換器以包括 一系列電阻串、高階轉(zhuǎn)換電路和低階 轉(zhuǎn)換電路。這一系列電阻均勻劃分參考電壓之間的范圍，并以規(guī)律的間隔生 成2"個(gè)分壓。高階轉(zhuǎn)換電路基于以規(guī)律的間隔的2:1個(gè)所劃分的電壓，來(lái)生 成高階m位數(shù)字信號(hào)。低階轉(zhuǎn)換電路基于通過(guò)參考從高階轉(zhuǎn)換電路中提供的 信息從2N個(gè)分壓中選擇的2"個(gè)分壓，來(lái)生成低階n位數(shù)字信號(hào)。在子域AD 轉(zhuǎn)換器中，高階和低階轉(zhuǎn)換電路把進(jìn)入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成N位數(shù)字信號(hào)。
此處的問(wèn)題是，在高階和低階轉(zhuǎn)換電路中的比較期間，可能給由采樣保 持電路(沒(méi)有示出)所保持的模擬信號(hào)帶來(lái)偏移電壓。該偏移電壓可能使AD 轉(zhuǎn)換在高階位邊界部分的線性方面惡化。作為示例，參考專利文件2 (JP-A-9-162738 )。在此，偏移電壓是分別在用于高階和低階轉(zhuǎn)換電路的高階 和低階比較器中的模擬信號(hào)的電壓保持時(shí)間中所觀測(cè)到的誤差電壓之間的差 值。
如此，在先前類型的子域AD轉(zhuǎn)換器中，考慮到這種偏移電壓，給分壓 提供了冗余以便用于低階位比較器。
圖10示出在其中給分壓提供了冗余以便用于低階位比較器的這種子域器10中，高階的三位經(jīng)過(guò)由高階轉(zhuǎn)換電路13的轉(zhuǎn) 換，并且低階的三位經(jīng)過(guò)由低階轉(zhuǎn)換電路14的轉(zhuǎn)換，以便把進(jìn)入的模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換成六位數(shù)字信號(hào)。
如圖10所示，配置AD轉(zhuǎn)換器lO以包括分壓生成電路ll、高階轉(zhuǎn)換電 路13、 MUX (多路復(fù)用器)12和低階轉(zhuǎn)換電路14。通過(guò)梯形電阻器配置分 壓生成電路11，用于通過(guò)劃分預(yù)定電壓的范圍(Va-Vb)生成多個(gè)分壓。高 階轉(zhuǎn)換電路13用于把進(jìn)入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成高階三位的數(shù)字信號(hào)。MUX 12 是選擇由分壓生成電路11所提供的分壓中的三個(gè)分壓并輸出的開關(guān)電路。低 階轉(zhuǎn)換電路14用于基于由MUX 12所提供的三個(gè)分壓，來(lái)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成 低階三位的數(shù)字信號(hào)。
在高階轉(zhuǎn)換電路13中，在高階位比較器COMP10-1到COMP10-7的一 側(cè)的輸入端分別與七個(gè)分壓V10-l到V10-7連接，并且在其另一側(cè)的輸入端 分別與用于轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)連接。該七個(gè)分壓V10-l到V10-7是通過(guò)分壓生 成電路ll把低階參考電壓(VRB)和高階參考電壓(VRT)之間的范圍平均 分成8份而生成的那些電壓。
通過(guò)這些高階位比較器COMP10-1到COMP10-7,高階位轉(zhuǎn)換電路13生 成高階三位的數(shù)字信號(hào)。
為了使用被輸出到低階轉(zhuǎn)換電路14的分壓，MUX 12基于由高階轉(zhuǎn)換電 路13所提供的信息做出開關(guān)選擇，即，選擇開關(guān)SW10-1到SW10-8中的任 意一個(gè)、開關(guān)SW11-1到SW11-8中的任意一個(gè)、以及開關(guān)SW12-1到SW12-8 中的任意一個(gè)。也就是，MUX 12通過(guò)在其上的控制因而致使所選的三個(gè)開 關(guān)短路，并向低階轉(zhuǎn)換電路14輸出由分壓生成電路11所生成的三個(gè)分壓。
由高階轉(zhuǎn)換電路13所提供的信息指示進(jìn)入的模擬信號(hào)的電壓范圍，即， 在該范圍內(nèi)，模擬信號(hào)的電壓位于分壓V10-l到V10-7的任意兩個(gè)之間。假 定當(dāng)進(jìn)入的模擬信號(hào)的電壓是在分壓V10-2和V10-3之間的范圍內(nèi)時(shí)，通報(bào) 指示這種情況的信息。在這種情況下，基于由高階轉(zhuǎn)換電路13所提供的這種 信息，MUX 12選擇開關(guān)SW10-3、 SW11-3和SW12-3。
在該示例中，在基于由高階轉(zhuǎn)換電路13所提供的信息做出開關(guān)選擇后， 允許MUX 12選擇在高階轉(zhuǎn)換電路13中的最小電壓?jiǎn)挝?unit)加上冗余成 分的電壓范圍。這種電壓?jiǎn)挝槐硎驹谌我庀噜彽姆謮篤10-l到V10-7之間的 電壓，并且下文中將其稱作"LSB"。當(dāng)由高階轉(zhuǎn)換電路13所提供的信息指
示模擬信號(hào)的電壓是在分壓V10-4到V10-5之間的范圍內(nèi)時(shí)，低階轉(zhuǎn)換電路 14選擇開關(guān)SW10-5、 SW11-5和SW12-5,并致使這些開關(guān)短路。然后，對(duì) 于在分壓V10-4和V10-5之間的范圍，低階轉(zhuǎn)換電路14選擇被添加了冗余的 第 一和第二成分的電壓范圍和其間的中間電壓，用于輸出到低階位比較器 C0MP11-1到C0MPll-3。冗余的第一成分比分壓V10-5高出預(yù)定值，并且 冗余的第二成分比分壓V10-4低了預(yù)定值。然后，低階轉(zhuǎn)換電路14生成關(guān)于 基于來(lái)自低階位比較器C0MP11-1到C0MP11-3的信號(hào)所提供的模擬信號(hào)的 低階三位的數(shù)字信號(hào)。在此注意，低階轉(zhuǎn)換電路14是由低階位比較器 C0MP11-1到COMP11-3配置的，并且沒(méi)有示出已知的插值電路。

發(fā)明內(nèi)容
這種先前的AD轉(zhuǎn)換器10具有的問(wèn)題是，在低階轉(zhuǎn)換電路14中的冗余 低于高階轉(zhuǎn)換電路13中的最小電壓?jiǎn)挝?LSB)。這因此會(huì)導(dǎo)致在高階轉(zhuǎn)換 電路13中，需要分別向分壓V10-l到V10-7提供高階位比較器COMP10-1 到COMP10-7，從而增加了功率消耗。
此外，需要MUX12裝配開關(guān)，用于每次改變來(lái)自高階轉(zhuǎn)換電路13的信 息時(shí)，建立與低階位比較器C0MP11-1到COMP11-3的連接。這些開關(guān)增加 了低階轉(zhuǎn)換電路14上的負(fù)荷，從而導(dǎo)致在低階轉(zhuǎn)換電路14中的比較期間在 ;兄淀(settling)方面的擊夾點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種子域模擬-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器，其將 進(jìn)入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成N位數(shù)字信號(hào)并輸出。該轉(zhuǎn)換器包括分壓生成電路， 其均分預(yù)定電壓的范圍，并生成2"^1個(gè)分壓；
高階轉(zhuǎn)換電路，其通過(guò)比較所述模擬信號(hào)與2m+l個(gè)分壓中的2m-l個(gè)或 更少的分壓，生成用于數(shù)字信號(hào)的高階m位的信號(hào)并輸出；開關(guān)電路，其基 于由所述高階轉(zhuǎn)換電路所提供的信息選擇2"^+l個(gè)分壓中的至少兩個(gè)分壓，并 輸出；低階轉(zhuǎn)換電路，其通過(guò)比較所述模擬信號(hào)與作為所述開關(guān)電路的選擇 結(jié)果的分壓，生成用于數(shù)字信號(hào)的低階n位(n=N-m)的信號(hào)并輸出；以及 編碼器，其基于由所述高階轉(zhuǎn)換電路所提供的信號(hào)和由所述低階轉(zhuǎn)換電路所 提供的信號(hào)來(lái)生成數(shù)字信號(hào)。在該轉(zhuǎn)換器中，所述開關(guān)電路從所述2m+l個(gè)分 壓中選擇與最接近于模擬信號(hào)電壓的任意兩個(gè)分壓相比高出預(yù)定值的第 一分 壓，和與其相比低了預(yù)定值的第二分壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在第一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝环謮簩⒁^(guò)2"+l 個(gè)分壓中的任意一個(gè)成為最高的分壓時(shí)，開關(guān)電路設(shè)置最高的分壓作為第一
分壓，并且設(shè)置2"V1個(gè)分壓中比第一分壓低了 r (r是2或更大的偶數(shù))個(gè) 分壓的任意一個(gè)作為第二分壓，并且當(dāng)?shù)诙謮簩⒁椭?m+l個(gè)分壓中的任 意一個(gè)以下成為最低的分壓時(shí)，開關(guān)設(shè)置最低的分壓作為第二分壓，并且設(shè) 置2"+l個(gè)分壓中比第二分壓高出r (r是2或更大的偶數(shù))個(gè)分壓的任意一 個(gè)作為第一分壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在第一或第二實(shí)施例中，低階轉(zhuǎn)換電路包 括第一低階位比較器和第二低階位比較器。開關(guān)電路包括2"V2個(gè)第一開關(guān)， 用于將所述2m+l個(gè)分壓中位于從最低的分壓開始的偶數(shù)號(hào)位置上的任意分 壓與所述第一低階位比較器相連接；以及2m /2+1個(gè)第二開關(guān)，用于將所述 2"^1個(gè)分壓中位于從最低的分壓開始的奇數(shù)號(hào)位置上的任意分壓與所述第二 低階位比較器相連接，并且所述開關(guān)電路通過(guò)控制所述第一和第二開關(guān)來(lái)進(jìn) 行分壓選擇，并把選擇結(jié)果輸出到所述第 一和第二低階位比較器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在第一到第三賣施例的任意一個(gè)中，高階 轉(zhuǎn)換電路包括多個(gè)高階比較器，用于比較模擬信號(hào)與至少不包括最高和最低 分壓的2m-l個(gè)分壓中的任意分壓。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，將由開關(guān)電路選擇的分壓是包括第 一分壓和第二 分壓的分壓，其中，該第一分壓與最接近于進(jìn)入的模擬信號(hào)的電壓的兩個(gè)分 壓相比高出了預(yù)定值，該第二分壓與之相比低了預(yù)定值。這因此消除了給用
于高階轉(zhuǎn)換電路中的高階位的每個(gè)分壓提供高階位比較器的需要，以便阻止 功率消耗的增加。而且，可以減少開關(guān)電路中的開關(guān)的數(shù)量。


圖1是示出在本發(fā)明的實(shí)施例中的模擬-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器的示意配置 的圖3是用于圖示圖2中的高階位比較器的圖； 圖4是用于圖示編碼器的編碼處理方法的圖； 圖5是用于圖示編碼器的編碼處理方法的另一個(gè)圖； 圖6是用于圖示圖2的MUX的圖7A到7C各是用于圖示MUX和低階位比較器之間的關(guān)系的圖； 圖8是用于圖示另一MUX的圖9是用于圖示圖6的MUX和低階位比較器之間的關(guān)系的圖；以及 圖IO是示出先前AD轉(zhuǎn)換器的具體配置的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，通過(guò)參考附圖描述實(shí)施例中的模擬-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器。該AD 轉(zhuǎn)換器在輸出前把進(jìn)入的模擬信號(hào)Vin轉(zhuǎn)換成N位數(shù)字信號(hào)。下面，舉例說(shuō) 明五位子域AD轉(zhuǎn)換器A,在其中，對(duì)數(shù)字信號(hào)的高階三位檢測(cè)已經(jīng)由采樣 保持電路(沒(méi)有示出)采樣保持的模擬信號(hào)Vin,然后檢測(cè)剩下的數(shù)字信號(hào)的 低階兩位。高階和低階位的數(shù)量絕不限于此。
如圖l所示，配置本實(shí)施例中的AD轉(zhuǎn)換器A以包括分壓生成電路1、 高階轉(zhuǎn)換電路2、 MUX(多路復(fù)用器)3、低階轉(zhuǎn)換電路4和編碼器5。通過(guò) 梯形電阻器配置分壓生成電路1,用于通過(guò)劃分預(yù)定電壓之間的范圍 (VRT-VTB)生成九個(gè)分壓。這九個(gè)分壓包括參考電壓。高階轉(zhuǎn)換電路2用 來(lái)把進(jìn)入的模擬信號(hào)Vin轉(zhuǎn)換成高階三位的信號(hào)Sigl，并輸出。基于由分壓 生成電路l所提供的分壓，即，基于不包括參考電壓的七個(gè)或更少的分壓進(jìn) 行該轉(zhuǎn)換。MUX (多路復(fù)用器)3是選擇由分壓生成電路1所提供的九個(gè)分 壓中的兩個(gè)分壓并輸出的開關(guān)電路。低階轉(zhuǎn)換電路4用來(lái)基于由MUX 3所提 供的分壓Vm把模擬信號(hào)Vin轉(zhuǎn)換成低階兩位的信號(hào)Sig2,并輸出。編碼器 5生成對(duì)應(yīng)于進(jìn)入的模擬信號(hào)的五位數(shù)字信號(hào)。基于由高階轉(zhuǎn)換電路2所提 供的信號(hào)Sigl和由低階轉(zhuǎn)換電路4所提供的信號(hào)Sig2進(jìn)行該信號(hào)生成。
參考圖2，具體描述了分壓生成電路1、高階轉(zhuǎn)換電路2、 MUX3和低階 轉(zhuǎn)換電路4之間的關(guān)系。
分壓生成電路1均分都是參考電壓的低階參考電壓(VRB)和高階參考 電壓(VRT)之間的范圍，并生成包括低階參考電壓(VRB)和高階參考電 壓(VRT)的九個(gè)分壓。
在高階轉(zhuǎn)換電路2中，在高階位比較器COMP10-1到COMP10-7的一側(cè) 的輸入端分別與七個(gè)分壓V10-l到V10-7連接，并且在其另一側(cè)的輸入端分 別與將被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模擬信號(hào)連接。七個(gè)分壓V10-l到V10-7是由分 壓生成電路1把低階參考電壓(VRB)和高階參考電壓(VRT)之間的范圍 均分成八份而得到的九個(gè)分壓的一部分。這七個(gè)分壓V10-l到V10-7不包括 低階參考電壓(VRB)和高階參考電壓(VRT)。
基于由分壓和所提供的模擬信號(hào)Vin之間的那些高階位比較器C0MP1-1 到C0MPl-7產(chǎn)生的比較結(jié)果，高階轉(zhuǎn)換電路2生成高階三位的信號(hào)Sigl。
基于是由高階轉(zhuǎn)換電路2所提供的信息的信號(hào)Sigl, MUX3從參考開關(guān) SW1-1到SW1-6和SW2-1到SW2-6中做出選擇，用于被輸出到低階轉(zhuǎn)換電 路4的分壓。也就是，基于由所提供的模擬信號(hào)Vin和分壓Vl-l到Vl-7之 間的高階轉(zhuǎn)換電路2產(chǎn)生的比較結(jié)果，控制參考開關(guān)SW1-1到SW1-6中的一 個(gè)以使其短路，并控制參考開關(guān)SW2-1到SW2-6中的一個(gè)以使其短路。通過(guò) 這種控制，選擇由分壓生成電路1所生成的分壓中的兩個(gè)分壓用于向低階轉(zhuǎn) 換電路4的輸出。
在此，由高階轉(zhuǎn)換電路2所提供的信號(hào)Sigl是指示進(jìn)入的模擬信號(hào)的電 壓范圍的信息，即，在該范圍內(nèi)，信號(hào)的電壓位于分壓V1-1到Vl-7的任意 兩個(gè)之間。假定當(dāng)進(jìn)入的模擬信號(hào)的電壓是在分壓Vl-4和Vl-5之間的范圍 內(nèi)時(shí)，該信號(hào)指示如下信息。這種信息是關(guān)于模擬信號(hào)的電壓等于或高于分 壓Vl-4但是低于分壓Vl-5，并且是作為由高階位比較器C0MP1-1到 COMPl-7在分壓Vl-l到Vl-7和所提供的模擬信號(hào)Vin之間產(chǎn)生的比較結(jié)果 的信號(hào)。
在基于由高階轉(zhuǎn)換電路2所提供的信息做出開關(guān)選擇后，允許MUX 3選 擇在高階轉(zhuǎn)換電路2中的最小電壓?jiǎn)挝患由鲜?1 LSB的冗余成分的電壓范圍。 這種電壓?jiǎn)挝槐硎救我庀噜彽姆謮褐g的電壓，并且下文中將其稱作"LSB"。 當(dāng)模擬信號(hào)的電壓Vin是在分壓Vl-4到Vl-5之間的范圍內(nèi)時(shí)，低階轉(zhuǎn)換電 路4選擇參考開關(guān)SWl-4和SW2-4，并且把這些開關(guān)接通。然后，低階轉(zhuǎn)換 電路4選擇把冗余成分和分壓Vl-4到Vl-5之間的范圍加起來(lái)的電壓范圍。 也就是，低階轉(zhuǎn)換電路4選擇分壓Vl-6作為冗余的第一成分的電壓，即，比 分壓Vl-5高1LSB的電壓，并選擇分壓Vl-4作為冗余的第二成分的電壓， 即，比分壓V1-4低1LSB的電壓。因此，把所選的電壓分別轉(zhuǎn)送到低階位比 較器COMP2-2和COMP2-l。
低階轉(zhuǎn)換電路使用任意已知的插值電路以從低階位比較器COMP2-l和 COMP2-2的輸出生成低階兩位的信號(hào)Sig2。在高階轉(zhuǎn)換電路2的3個(gè)LSB 的范圍內(nèi)進(jìn)行該信號(hào)生成。注意，該插值電路包括比較器COMP3-l到
COMP3-13。
如此，給MUX3提供了冗余，用于校正任意偏移，即，在高階和低階轉(zhuǎn) 換電路2和4對(duì)于模擬信號(hào)Vin和分壓之間的比較期間由釆樣保持電路(沒(méi) 有示出)所保持的進(jìn)入的模擬信號(hào)Vin引起的偏移電壓。通過(guò)把冗余設(shè)置為 土1LSB,可以在數(shù)量上減少高階轉(zhuǎn)換電路2中的比較器，以便從而可以減少 功率消耗。
也就是，給低階轉(zhuǎn)換電路4提供了如上的± 1 LSB的冗余，并且能在高 階轉(zhuǎn)換電路2的三個(gè)LSB的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換任意的低階位。如此，如圖3所示， 當(dāng)模擬信號(hào)的電壓等于或高于分壓Vl-6時(shí)，MUX 3致使開關(guān)SW1-6和SW2-6 短路。這因此消除了對(duì)于高階轉(zhuǎn)換電路2中的高階位比較器COMP1 -7的需要。 類似地，當(dāng)沖莫擬信號(hào)的電壓低于分壓Vl-2時(shí)，MUX 3致使開關(guān)SW1-1和 SW2-1短路。這因此消除了對(duì)于高階轉(zhuǎn)換電路2中的高階位比較器C0MP1-1 的需要。
如此，通過(guò)把冗余設(shè)置為士l LSB,并且通過(guò)在高階轉(zhuǎn)換電路2的三個(gè) LSB的范圍內(nèi)所進(jìn)行的低位轉(zhuǎn)換，消除了對(duì)于用于分壓Vl-l和Vl-7的高階 位比較器C0MP1-1和COMP1-7的需要。
現(xiàn)在描述當(dāng)給低階轉(zhuǎn)換電路4提供了冗余時(shí)、對(duì)于編碼器5中的數(shù)字信 號(hào)的編碼處理。圖4是用于圖示當(dāng)該冗余是等于或高于分壓Vl-l并且低于分 壓Vl-7的電壓時(shí)的編碼處理方法的圖，并且圖5是用于圖示當(dāng)該冗余是低于 分壓Vl-l的電壓或者是等于或高于分壓Vl-7的電壓時(shí)的編碼處理方法的圖。
當(dāng)冗余是等于或高于分壓Vl-l并且低于分壓Vl-7的電壓時(shí)，編碼器5 將對(duì)應(yīng)于由高階轉(zhuǎn)換電路2所提供的信號(hào)Sigl的三位數(shù)據(jù)加上"1"或減去 "1"。例如，如圖4所示，在高階轉(zhuǎn)換電路2中，當(dāng)進(jìn)入的信號(hào)電壓Vin是 在分壓Vl-4和Vl-5之間的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)應(yīng)于由高階轉(zhuǎn)換電路2所提供的信 號(hào)Sigl的三位數(shù)據(jù)是二進(jìn)制形式的"100"。在低階轉(zhuǎn)換電路4中，該冗余是 在分壓Vl-3和Vl-4之間的范圍內(nèi)的電壓，和在分壓Vl-5和Vl-6之間的范 圍內(nèi)的電壓。釆用這種冗余，即，當(dāng)?shù)碗A轉(zhuǎn)換電路4中的進(jìn)入的信號(hào)電壓Vin 是在分壓Vl-3和Vl-4之間的冗余的第二成分的部分中時(shí)(參考圖4中的 (A)),編碼器5從對(duì)應(yīng)于由高階轉(zhuǎn)換電路2所提供的高階位信號(hào)Sigl的三 位數(shù)據(jù)中減去"1",并得到用于高階位的"011"(參考圖4中的(a))。當(dāng)?shù)?階轉(zhuǎn)換電路4中的進(jìn)入的信號(hào)電壓Vin是在分壓Vl-5和Vl-6之間的冗余的
第一成分的部分中時(shí)(參考圖4中的(C))，編碼器5把對(duì)應(yīng)于由高階轉(zhuǎn)換電
路2所提供的信號(hào)sigi的三位數(shù)據(jù)加上"r,并得到用于高階位的"ior，(參
考圖4中的(c))。
類似地，在該冗余是低于分壓Vl-l的電壓或者是等于或高于分壓Vl-7 的電壓的情況下也是如此，編碼器5把對(duì)應(yīng)于由高階轉(zhuǎn)換電路2所提供的信 號(hào)Sigl的三位數(shù)據(jù)加上"1"或減去"1"。例如，如圖5所示，在高階轉(zhuǎn)換 電路2中，當(dāng)進(jìn)入的信號(hào)電壓Vin是在分壓Vl-5和Vl-6之間的范圍內(nèi)時(shí)， 對(duì)應(yīng)于由高階轉(zhuǎn)換電路2所提供的信號(hào)Sigl的三位數(shù)據(jù)是二進(jìn)制形式的 "110"。在低階轉(zhuǎn)換電路4中，該冗余是在分壓Vl-5和Vl-6之間的范圍內(nèi) 的電壓，和在分壓Vl-5和高階參考電壓VRT之間的范圍內(nèi)的電壓。采用這 種冗余，即，當(dāng)?shù)碗A轉(zhuǎn)換電路4中的進(jìn)入的信號(hào)電壓Vin是在分壓Vl-7和高 階參考電壓VRT之間的冗余的第一成分的部分中時(shí)(參考圖5中的(C))， 編碼器5把對(duì)應(yīng)于由高階轉(zhuǎn)換電路2所提供的信號(hào)Sigl的三位數(shù)據(jù)加上'T，， 并得到用于高階位的"111"(參考圖5中的(c))。
如此，用本實(shí)施例中采用子域AD轉(zhuǎn)換器A,當(dāng)給低階轉(zhuǎn)換電路4提供 了冗余時(shí)，編碼器5將對(duì)應(yīng)于由高階轉(zhuǎn)換電路2所提供的信號(hào)Sigl的信息加 上"1"或減去"1"，用于生成進(jìn)入的信號(hào)Vin的高階位。這因而消除了對(duì)于 用于分壓Vl-l和Vl-7的高階位比較器C0MP1-1和COMP1-7的需要。
采用圖6的配置，即，通過(guò)第一參考開關(guān)SW3-1到SW3-4、和第二參考 開關(guān)SW4-1到SW4-5配置MUX 3，可以進(jìn)一步程度地減少用于建立分壓生 成電路1和低階位比較器COMP2-l和COMP2-2之間的連接的開關(guān)的數(shù)量。
也就是，通過(guò)四個(gè)第一參考開關(guān)SW3-1到SW3-4、和五個(gè)第二參考開關(guān) SW4-1到SW4-5配置MUX 3。第一參考開關(guān)SW3-1到SW3-4用于將從九個(gè) 分壓中最低的分壓VRB開始在偶數(shù)號(hào)位置上的分壓、即V1-1、 Vl-3、 Vl-5、 和Vl-7連接于第一低階位比較器COMP2-2。第二參考開關(guān)SW4-1到SW4-5 用于將從九個(gè)分壓中最低的分壓VRB開始在奇數(shù)號(hào)位置上的分壓、即Vl-2、 Vl-4、 Vl-6和VRT連接于第二低階位比較器COMP2-l?？刂七@些第一和第 二參考開關(guān)SW3-1到SW3-4和SW4-1到SW4-5,用于分壓的選擇，并且把 選擇結(jié)果分別輸出到第一和第二低階位比較器COMP2-2和COMP2-l。
在這種情況下，要被提供給第二低階位比較器COMP2-l的分壓可以高于 要被提供給第一低階位比較器COMP2-2的電壓。如果是這種情況，那么編碼
器5反轉(zhuǎn)來(lái)自低階轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)Sig2,用于電壓校正。
也就是，如圖7A所示，當(dāng)模擬信號(hào)的電壓Vin釆用分壓Vl-2和Vl-3 之間的值時(shí)，給第二低階位比較器COMP2-l提供分壓Vl-4，其高于用于輸 入到第一低階位比較器COMP2-2的分壓Vl-l。如圖7C所示，當(dāng)模擬信號(hào)的 電壓Vin采用分壓Vl-4和Vl-5之間的值時(shí)，給第二低階位比較器COMP2-l 提供分壓V1-6,其高于用于輸入到第一低階位比較器COMP2-2的分壓Vl-3。 另一方面，如圖7B所示，當(dāng)模擬信號(hào)的電壓Vin采用分壓Vl-3和Vl-4之 間的值時(shí)，給第二低階位比較器COMP2-l提供分壓V1-2,其低于用于輸入 到第一低階位比較器COMP2-2的分壓Vl-5。
如此，雖然編碼器5需要電壓校正，但是可以在數(shù)量上減少開關(guān)，即， 在圖2的配置中所需要的十二個(gè)開關(guān)被順利地減少到九個(gè)。因而，在低階轉(zhuǎn) 換電路4中，在低階位比較器COMP2-l和COMP2-2中的比較期間，可以增 加沉淀速度，從而實(shí)現(xiàn)了速度的提高。
在圖2到7的配置中，把低階轉(zhuǎn)換電路4中的冗余設(shè)置為± 1 LSB?？商?換地，如圖8所示，其中的冗余也可以是土2LSB。
如此采用把冗余設(shè)置成土2LSB,可以在數(shù)量上減少高階轉(zhuǎn)換電路2中的 高階位比較器COMP1-1到COMP1-7,即，不再需要比較器COMPl-l、 COMPl-2、 COMP2-6、和COMP2-7,以便從而可以進(jìn)一步程度地降低功率 消耗。
此外，如圖9所示，與圖6中MUX 3的配置類似，給分壓Vl-l到Vl-7 每個(gè)提供了開關(guān)。采用這種配置，在低階轉(zhuǎn)換電路4中，在低階位比較器中 的比較期間，可以增加沉淀速度，從而實(shí)現(xiàn)了速度的提高。
如前所述，在實(shí)施例中的子域AD轉(zhuǎn)換器把進(jìn)入的模擬信號(hào)Vin轉(zhuǎn)換成 N位數(shù)字信號(hào)，并輸出。該轉(zhuǎn)換器包括分壓生成電路，其均分預(yù)定電壓的 范圍，并生成2 1個(gè)分壓；高階轉(zhuǎn)換電路，其通過(guò)比較模擬信號(hào)Vin與2m+l 個(gè)分壓中的2m-l個(gè)或更少的分壓來(lái)生成數(shù)字信號(hào)的高階m位的信號(hào)Sigl， 并輸出；作為開關(guān)電路的MUX (多路復(fù)用器)，其基于由高階轉(zhuǎn)換電路所提 供的信息來(lái)選擇21^1個(gè)分壓中的至少兩個(gè)，并輸出；低階轉(zhuǎn)換電路，其通過(guò) 比較模擬信號(hào)Vin與作為開關(guān)電路的選擇結(jié)果的分壓來(lái)生成用于數(shù)字信號(hào)的 低階n位(n=N-m)的信號(hào)并輸出；以及編碼器，其基于由高階轉(zhuǎn)換電路所 提供的信號(hào)和由低階轉(zhuǎn)換電路所提供的信號(hào)來(lái)生成數(shù)字信號(hào)。
開關(guān)電路從2"^1個(gè)分壓中的選擇與任意兩個(gè)最接近模擬信號(hào)的電壓Vin 的分壓相比高出預(yù)定值(高階轉(zhuǎn)換電路的1 LSBxM,其中M是整數(shù))的第 一分壓，和與其相比低了預(yù)定值(高階轉(zhuǎn)換電路的1 LSBxM,其中M是整 數(shù))的第二分壓。
這種配置順利地消除了給用于高階轉(zhuǎn)換電路中的更高位的每個(gè)分壓提供 高階位比較器的需要，從而使能夠抑制功率消耗。
作為示例，在高階轉(zhuǎn)換電路中，通過(guò)至少排除用于在分壓和模擬信號(hào)Vin 之間比較的2m-1個(gè)分壓中的最高和最低的分壓，例如，在圖2中分壓Vl-7 是最高的，并且在圖2中分壓V1-1是最低的，可以在數(shù)量上減少用于生成數(shù) 字信號(hào)的高階m位而多數(shù)提供的高階位比較器。從而，這種比較器的減少可 以抑制功率消耗。
當(dāng)?shù)谝环謮簩⒁^(guò)2m+l個(gè)分壓中的任意一個(gè)成為最高的(VRT)時(shí)， 低階轉(zhuǎn)換電路設(shè)置該最高的分壓作為第一分壓，并且設(shè)置在2m+l個(gè)分壓中比 第一分壓低了 r (r是2或更大的偶數(shù))個(gè)分壓的任意一個(gè)分壓(VRT- (r+l ) x高階轉(zhuǎn)換電路的1LSB )作為第二分壓，并且當(dāng)?shù)诙謮簩⒁椭恋陀?"M 個(gè)分壓中的任意一個(gè)成為最低的(VRB)時(shí)，低階轉(zhuǎn)換電路設(shè)置該最低的分 壓作為第二分壓，并且設(shè)置在2m+l個(gè)分壓中比第二分壓高出r (r是2或更 大的偶數(shù))個(gè)分壓的任意一個(gè)分壓(VRT+ (r+l) x高階轉(zhuǎn)換電路的1LSB) 作為第一分壓。
如此，不再需要在分壓生成電路中增加分壓，并且在MUX中，可以減 少用于建立分壓生成電路和低階位比較器之間的連接的開關(guān)的數(shù)量。
這種開關(guān)的減少可以增加在低階位比較器中的比較期間的低階轉(zhuǎn)換電路 中的沉淀速度，從而實(shí)現(xiàn)速度的提高。
此外，低階轉(zhuǎn)換電路包括第一低階位比較器和第二低階位比較器。MUX 包括2"V2個(gè)第一開關(guān)，用于將2"+l個(gè)分壓中位于從最低的分壓VRB開始 的偶數(shù)號(hào)位置上的任意一個(gè)分壓與第一低階位比較器相連接；以及2m /2+1 個(gè)第二開關(guān)，用于將2m+l個(gè)分壓中位于從最低的分壓VRB開始的奇數(shù)號(hào)位 置上的任意一個(gè)分壓與第二低階位比較器相連接，并且MUX通過(guò)控制第一 和第二開關(guān)來(lái)進(jìn)行分壓選擇，并把選擇結(jié)果輸出到第 一和第二低階位比較器。
采用這種配置，可以進(jìn)一 步程度地減少用于建立分壓生成電路和低階位 比較器之間的連接的開關(guān)的數(shù)量。
注意，在上述實(shí)施例中，低階轉(zhuǎn)換電路中的冗余是高階轉(zhuǎn)換電路的± 1
LSB或土2LSB?？商鎿Q地，士3LSB或更大的冗余也可以達(dá)到類似的效果。 此外，在上述中，描述了低階位比較器作為在低階轉(zhuǎn)換電路中的兩個(gè)輸 入。這絕不是局限于此，諸如三個(gè)輸入或更多的多個(gè)輸入可以達(dá)到類似的效果。
通過(guò)如此把高階轉(zhuǎn)換電路的冗余設(shè)置為± 1 LSBxM (M是整數(shù))，可以 在數(shù)量上減少高階轉(zhuǎn)換電路中的比較器，并且可以降低功率消耗。此外，可 以減少參考開關(guān)的數(shù)量，并且可以降低比較期間的負(fù)載，以便可以提高電路 的速度。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在所附權(quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)，依據(jù) 設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以發(fā)生各種修改、組合、次組合和變更。
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)包括了與2006年11月8日在日本專利局提交的日本專利申請(qǐng) JP2006-303095相關(guān)的主題，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。
權(quán)利要求
1.一種子域模擬-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器，其用于將進(jìn)入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成N位數(shù)字信號(hào)并輸出，所述轉(zhuǎn)換器包括分壓生成電路，其均分預(yù)定電壓的范圍，并生成2m+1個(gè)分壓；高階轉(zhuǎn)換電路，其通過(guò)比較所述模擬信號(hào)與2m+1個(gè)分壓中的2m-1個(gè)或更少的分壓，生成用于數(shù)字信號(hào)的高階m位的信號(hào)并輸出；開關(guān)電路，其基于由所述高階轉(zhuǎn)換電路所提供的信息選擇2m+1個(gè)分壓中的至少兩個(gè)分壓并輸出；低階轉(zhuǎn)換電路，其通過(guò)比較所述模擬信號(hào)與作為所述開關(guān)電路的選擇結(jié)果的分壓，生成用于數(shù)字信號(hào)的低階n位(n＝N-m)的信號(hào)并輸出；以及編碼器，其基于由所述高階轉(zhuǎn)換電路所提供的信號(hào)和由所述低階轉(zhuǎn)換電路所提供的信號(hào)來(lái)生成數(shù)字信號(hào)，其中所述開關(guān)電路從所述2m+1個(gè)分壓中選擇與最接近于模擬信號(hào)電壓的任意兩個(gè)分壓相比高出預(yù)定值的第一分壓，和與其相比低了預(yù)定值的第二分壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的子域AD轉(zhuǎn)換器，其中當(dāng)所述第一分壓將要超過(guò)所述2m+l個(gè)分壓中的任意一個(gè)成為最高的分 壓時(shí)，所述開關(guān)電路設(shè)置所述最高的分壓作為第一分壓，并且設(shè)置所述2"V1 個(gè)分壓中比所述第一分壓低了 r (r是2或更大的偶數(shù))個(gè)分壓的任意一個(gè)分 壓作為第二分壓，以及當(dāng)所述第二分壓將要低至所述2m+l個(gè)分壓中的任意一個(gè)以下成為最低 的分壓時(shí)，所述開關(guān)電路設(shè)置所述最低的分壓作為第二分壓，并且設(shè)置所述 2m+l個(gè)分壓中比所述第二分壓高出r (r是2或更大的偶數(shù))個(gè)分壓的任意一 個(gè)作為第一分壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的子域AD轉(zhuǎn)換器，其中 所述低階轉(zhuǎn)換電路包括第一低階位比較器和第二低階位比較器，以及 所述開關(guān)電路包括2m /2個(gè)第一開關(guān)，用于將所述2，1個(gè)分壓中位于從最低的分壓開始的 偶數(shù)號(hào)位置上的任意分壓與所述第一低階位比較器相連接；以及2m /2+1個(gè)第二開關(guān)，用于將所述2m+l個(gè)分壓中位于從最低的分壓開始的奇數(shù)號(hào)位置上的任意分壓與所述第二低階位比較器相連接，以及所述開關(guān)電路通過(guò)控制所述第一和第二開關(guān)來(lái)進(jìn)行分壓選擇，并把選擇 結(jié)果輸出到所述第一和第二低階位比較器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的任意之一所述的子域AD轉(zhuǎn)換器，其中 所述高階轉(zhuǎn)換電路包括多個(gè)高階比較器，用于比較所述模擬信號(hào)與至少不包括所述最高和最低 分壓的2m-1個(gè)分壓中的任意分壓。
全文摘要
公開了一種子域模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器包括分壓生成電路，其均分預(yù)定電壓的范圍，并生成2^m+1個(gè)分壓；高階轉(zhuǎn)換電路，其通過(guò)比較模擬信號(hào)與2^m+1個(gè)分壓中的2^m-1個(gè)或更少的分壓，生成數(shù)字信號(hào)的高階m位的信號(hào)；開關(guān)電路，其基于由高階轉(zhuǎn)換電路所提供的信息選擇2^m+1個(gè)分壓中的至少兩個(gè)；低階轉(zhuǎn)換電路，其通過(guò)比較模擬信號(hào)與是開關(guān)電路的選擇結(jié)果的分壓，生成數(shù)字信號(hào)的低階n位(n＝N-m)的信號(hào)；以及編碼器，其基于由高階轉(zhuǎn)換電路所提供的信號(hào)和由低階轉(zhuǎn)換電路所提供的信號(hào)生成數(shù)字信號(hào)。
文檔編號(hào)H03M1/14GK101179273SQ200710185090
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者工藤孝平, 村山茂滿, 清水泰秀 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社