專利名稱：模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路和電流源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路。
本發(fā)明還涉及向作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功能電路提供偏流，更具體的涉及向具有并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路提供偏流。
背景技術(shù)：
已知的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路(下文中也稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器)具有大量串聯(lián)排列的電阻器件用來(lái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓分壓，并用大量的比較器根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)周期將連接點(diǎn)的參考電壓與輸入的模擬電壓并行比較，并根據(jù)比較器的輸出產(chǎn)生數(shù)字值。在這種并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，例如對(duì)于8位模數(shù)轉(zhuǎn)換(也簡(jiǎn)稱為轉(zhuǎn)換)要用255(＝28-1)個(gè)比較器。
但是，輸入的模擬電壓的幅度并不是在所有的時(shí)間都具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換的最大幅度(最大輸入寬度)。并且輸入的模擬電壓的頻率并不是在所有的時(shí)間都是高頻，例如時(shí)鐘信號(hào)的頻率的1/2。通常，模擬電壓的幅度小于能夠模數(shù)轉(zhuǎn)換的最大幅度，并且頻率遠(yuǎn)低于時(shí)鐘信號(hào)的頻率也是正常的。
在這種情況下，相對(duì)于在由特定時(shí)鐘信號(hào)給定的時(shí)間點(diǎn)輸入的模擬電壓，在下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)給定的時(shí)間模擬電壓能夠變化的變化量是有限的。即，如果在由特定時(shí)鐘信號(hào)確定的時(shí)間點(diǎn)輸入的模擬電壓已知，則由此能夠以一個(gè)的寬度預(yù)測(cè)將在由下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)確定的時(shí)間點(diǎn)輸入的模擬電壓。
另一方面，雖然在普通的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中所有的比較器由時(shí)鐘信號(hào)一起操作，但是如果如上所述可以預(yù)測(cè)輸入模擬電壓，則可以通過(guò)僅僅使需要的比較器工作而使其余的比較器休眠，從而使該模數(shù)轉(zhuǎn)換器功耗降低，而不改變模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率或轉(zhuǎn)換結(jié)果(數(shù)字值)。
在專利文獻(xiàn)1(日本特許公開(kāi)No.2000-341124)中，提出了如下類(lèi)型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路。即，用兩個(gè)比較器作為前級(jí)，輸入的模擬電壓被歸為三種電平中的一種，低電平、高電平和中間電平。在該前級(jí)的后級(jí)中有大量并行排列的比較器，分為三組，根據(jù)來(lái)自前級(jí)兩個(gè)比較器的第一和第二控制信號(hào)選擇要工作的比較器組。具體地，當(dāng)模擬電壓為中間電平時(shí)，全部三組比較器都工作。然而，當(dāng)模擬電壓為低電平時(shí)，只有對(duì)應(yīng)于中間電平和低電平的比較器組工作，對(duì)應(yīng)于高電平的比較器不工作。而當(dāng)模擬電壓為高電平時(shí)，只有對(duì)應(yīng)于中間電平和高電平的比較器組工作，對(duì)應(yīng)于低電平的比較器不工作。以這種方式，通過(guò)使某些比較器不工作，降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗。
但是，在該專利文獻(xiàn)1所述的發(fā)明中，前級(jí)的兩個(gè)比較器是不使用時(shí)鐘信號(hào)的差分放大器型比較器，并且連續(xù)地對(duì)模擬電壓進(jìn)行比較和分類(lèi)并選擇要工作的比較器組。因此，后級(jí)比較器組的選擇是根據(jù)后級(jí)比較器組剛要轉(zhuǎn)換之前(更確切地說(shuō)，取決于前級(jí)比較器的特性，在它們的輸出根據(jù)輸入的模擬電壓的變化而變化之前一個(gè)延時(shí)量)的模擬電壓。即，為選擇后級(jí)比較器，前級(jí)提取模擬值的時(shí)間由前級(jí)比較器的特性決定。此外，在輸入的模擬電壓的變化大和變化小這兩種情況之間，前級(jí)比較器的延時(shí)是不同的(當(dāng)輸入變化大時(shí)，輸出中的相應(yīng)變化需要時(shí)間完成)。因此，如果從后級(jí)比較器方向看，由于模擬值的變化，確定后級(jí)比較器的選擇的時(shí)間是變化的，存在不能適當(dāng)?shù)剡x擇比較器組的情況，從而選中了與應(yīng)當(dāng)選擇的組不同的組。
并且，由于當(dāng)模擬電壓在中間電平時(shí)所有的三組比較器都工作等原因，所以不工作的比較器的數(shù)量是很少的，減少功耗的效果也是有限的。
作為現(xiàn)有技術(shù)中的功能電路的例子，圖46示出了并行型模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的電路圖。高壓電平VRH和低壓電平VRL由八個(gè)分壓電阻RF110-RF180等分并作為參考電壓V110-V170。然后，輸入電壓VIN同時(shí)由七個(gè)比較器C110-C170分別與參考電壓V110-V170比較。作為比較結(jié)果，以數(shù)字信號(hào)方式獲得的輸出信號(hào)OUT110-OUT170用預(yù)定的輸出信號(hào)作為邊界分為高電平和低電平，并根據(jù)輸入電壓VIN的電壓電平輸出。通過(guò)對(duì)輸出信號(hào)OUT110-OUT170編碼，得到3位數(shù)字信號(hào)。
每個(gè)比較器C110-C170為相同的電路單元。此外，需要為每個(gè)比較器C110-C170提供預(yù)定的偏流，以執(zhí)行比較操作。當(dāng)并行型模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作時(shí)，預(yù)定的偏流加到所有的比較器C110-C170上。在每個(gè)比較器中出現(xiàn)電流消耗。
然而，輸入電壓VIN為模擬電壓，并且在每個(gè)預(yù)定的時(shí)間執(zhí)行的模數(shù)轉(zhuǎn)換操作中輸入電壓VIN的電壓變化量是有限的。即，在對(duì)作為模擬電壓信號(hào)的輸入電壓VIN的模數(shù)轉(zhuǎn)換操作中，輸入電壓VIN的電壓值必須僅由可能在相鄰的轉(zhuǎn)換時(shí)刻發(fā)生變化的一個(gè)電壓范圍內(nèi)的比較器檢測(cè)。因此，在具有不能在相鄰轉(zhuǎn)換時(shí)刻輸入的電壓范圍內(nèi)電壓值作為參考電壓的比較器中，按照一直提供偏流的常規(guī)技術(shù)，在不必進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的比較器中出現(xiàn)了不必要的電流消耗，這是一個(gè)要解決的問(wèn)題。
至于模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路之外的其它電路，具有多個(gè)電路并且通過(guò)向它們中的每一個(gè)提供偏流來(lái)實(shí)現(xiàn)其電路操作的功能電路也具有同樣的問(wèn)題。即，例如，雖然在功能電路中每個(gè)電路單元的操作條件根據(jù)偏流的設(shè)置來(lái)切換，以根據(jù)電流操作條件確定下一個(gè)操作條件，只對(duì)可預(yù)期的電路單元提供偏流，但是根據(jù)常規(guī)技術(shù)，偏流一直加在所有的電路單元上，從而出現(xiàn)不必要的電流消耗，這是一個(gè)要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到這些問(wèn)題研制出了本發(fā)明，目的是提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中通過(guò)使用時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓，可以適當(dāng)?shù)剡x擇正常工作的比較器和進(jìn)入低功耗狀態(tài)的比較器，減小了功耗。
還一個(gè)目的是提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中，通過(guò)使用時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓，可以適當(dāng)?shù)剡x擇要工作的比較器和要休眠的比較器，減小了功耗。
還有一個(gè)目的是提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中，通過(guò)使用時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓，可以適當(dāng)?shù)剡x擇要進(jìn)行正常操作的比較器和要進(jìn)行低功耗操作的比較器，減小了功耗。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠減少不必要的偏流的電流源電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，同時(shí)確保必要的偏流以保持其在具有并行模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路和具有多個(gè)電路單元的功能電路中的電路性能。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供作為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)第一比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)第一比較器構(gòu)成為對(duì)每一個(gè)比較器可通過(guò)控制信號(hào)選擇正常工作狀態(tài)或低功耗狀態(tài)，其包括一個(gè)比較器控制電路部分，用來(lái)根據(jù)基于預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓用第一時(shí)鐘信號(hào)或不同于第一時(shí)鐘信號(hào)的第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)，輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)將多個(gè)第一比較器中的一部分第一比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使其余第一比較器保持于低功耗狀態(tài)。
在本發(fā)明的一個(gè)方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，根據(jù)基于預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓用第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)，比較器控制電路部分輸出控制信號(hào)。由此，選擇在本次轉(zhuǎn)換中要進(jìn)入正常工作狀態(tài)的第一比較器，并使其余第一比較器保持于低功耗狀態(tài)。
為了抑制模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗，最好所有的第一比較器都處于低功耗狀態(tài)。然而，當(dāng)使一個(gè)第一比較器進(jìn)入低功耗狀態(tài)時(shí)，因?yàn)樗墓ぷ髑闆r不同于其處于正常工作狀態(tài)時(shí)的情況，當(dāng)所有的第一比較器都進(jìn)入低功耗狀態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換不能正常進(jìn)行的情況。
然而，在本發(fā)明中，用來(lái)選擇第一比較器的模擬電壓的定時(shí)可以與由第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)確定的固定的定時(shí)對(duì)齊。因此，當(dāng)預(yù)先知道輸入的模擬電壓的特性例如幅度和頻率時(shí)，可以正確地預(yù)測(cè)模擬電壓從預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)間點(diǎn)到本次轉(zhuǎn)換可能發(fā)生的變化范圍。因此，與此相應(yīng)，對(duì)于當(dāng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)時(shí)不能由之獲得正確的輸出的第一比較器，雖然它們的功耗相對(duì)變大，也要選擇能夠進(jìn)行正確的比較操作的正常工作狀態(tài)，用于本次轉(zhuǎn)換。另一方面，對(duì)于即使當(dāng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)時(shí)仍能由之獲得合適的輸出的第一比較器，使之進(jìn)入低功耗狀態(tài)。以此方式，總體上，可以實(shí)現(xiàn)低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路。
順便說(shuō)明，低功耗狀態(tài)的意思是比較器的功耗可以比比較器處于正常工作狀態(tài)時(shí)的功耗低，并且不考慮該比較器是否能執(zhí)行所需要的比較操作的狀態(tài)。因此，‘低功耗狀態(tài)’不僅包括盡管功能比正常工作狀態(tài)低，比較器的比較操作仍能夠正常執(zhí)行的狀態(tài)(低功耗工作狀態(tài))，而且包括功耗比正常工作狀態(tài)低但比較器的比較操作不能夠正常執(zhí)行的狀態(tài)即比較器不作為比較器工作(休眠狀態(tài))。
此外，在選擇了要進(jìn)入正常工作狀態(tài)的比較器之后使剩余的比較器進(jìn)入低功耗狀態(tài)時(shí)，除了使所有剩余的比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)或使之全部進(jìn)入休眠狀態(tài)之外，也可以使進(jìn)入低功耗狀態(tài)的剩余比較器中的一部分進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)，剩余的進(jìn)入休眠狀態(tài)。
在用第一時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生輸入信息信號(hào)時(shí)，例如可以給出利用第一比較器本身的情況作為例子。即，作為例子，可以也用第一比較器的在前輸出作為輸入信息信號(hào)，利用它們選擇用于本次轉(zhuǎn)換的第一比較器。并且，作為例子，還可以與第一比較器獨(dú)立地提供在第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)下工作的第二比較器，這些第二比較器的輸出用于為本次轉(zhuǎn)換選擇第一比較器。
并且，作為所述過(guò)去的預(yù)定時(shí)間，可以考慮到輸入模擬電壓的幅度和頻率以及在本次轉(zhuǎn)換中要進(jìn)入正常工作狀態(tài)的第一比較器的數(shù)量等來(lái)合適地設(shè)置，例如過(guò)去的第一時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)時(shí)鐘周期(1周期)可以作為例子給出。然而，可以比該時(shí)間短(例如1/2時(shí)鐘周期等)，或比該時(shí)間長(zhǎng)(例如2時(shí)鐘周期)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供作為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)第一比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)第一比較器構(gòu)成為對(duì)每個(gè)第一比較器，可通過(guò)控制信號(hào)選擇工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，其包括一個(gè)比較器控制電路部分，用來(lái)根據(jù)基于預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓用第一時(shí)鐘信號(hào)或不同于第一時(shí)鐘信號(hào)的第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)，輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)使所述多個(gè)第一比較器中的一部分第一比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，并使其余第一比較器保持休眠狀態(tài)。
在本發(fā)明的第二方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，根據(jù)基于預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓用第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)，比較器控制部分輸出控制信號(hào)。由此，選擇在本次轉(zhuǎn)換中要進(jìn)入工作狀態(tài)的第一比較器，并使其余第一比較器保持在休眠狀態(tài)。以此方式，用來(lái)選擇第一比較器的模擬電壓的定時(shí)可以與由第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)確定的固定的定時(shí)對(duì)齊。因此，當(dāng)預(yù)先知道輸入的模擬電壓的特性例如幅度和頻率時(shí)，可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)模擬電壓由預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)間點(diǎn)到本次轉(zhuǎn)換可能發(fā)生的變化范圍。因此，因?yàn)樵谟玫谝槐容^器進(jìn)行本次轉(zhuǎn)換之前只需要相應(yīng)于該變化范圍選擇不能預(yù)測(cè)比較結(jié)果的第一比較器并使它們處于正常工作狀態(tài)，而使比較結(jié)果能夠預(yù)測(cè)的其他第一比較器處于休眠狀態(tài)，所以可以選擇合適的第一比較器，并使它們?cè)谒械臅r(shí)間處于工作狀態(tài)。此外，由于只有適當(dāng)數(shù)量的第一比較器需要處于工作狀態(tài)，所以可以使處于休眠狀態(tài)的剩余比較器的數(shù)量大，從而降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗。
順便說(shuō)明，使比較器保持休眠狀態(tài)的意思是不操作比較器，并使比較器保持在小功耗狀態(tài)中。因此，在休眠狀態(tài)中不能用比較器執(zhí)行比較參考電壓和模擬電壓的操作。例如，在斬波器型(chopper-type)比較器中，通常，交替出現(xiàn)電壓提取狀態(tài)和比較狀態(tài)，以進(jìn)行比較。在這種情況下，在電壓提取狀態(tài)中，邏輯器件例如反相器的輸入級(jí)和輸出級(jí)短路，流過(guò)直通電流，使該邏輯器件中出現(xiàn)本征電壓(intrinsicvoltage)。此時(shí)消耗大量的功率。作為將這樣的斬波器型比較器保持于休眠狀態(tài)的例子，可以舉出如上所述不進(jìn)行電壓提取并保持比較狀態(tài)的情況。并且，在差分型比較器中，切斷流過(guò)差分電路的恒流源的恒定電流的情況也可作為例子。
然而，在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，對(duì)在所有時(shí)間中都能夠轉(zhuǎn)換為正確的數(shù)字值的模擬電壓波形有限制。即，根據(jù)處于工作狀態(tài)的第一比較器的數(shù)量和所述預(yù)定時(shí)間的長(zhǎng)度等，從預(yù)定時(shí)間之前到本次轉(zhuǎn)換時(shí)模擬電壓隨時(shí)間變化的最大寬度是有限的。因此，模擬電壓的幅度和頻率受限制。如果模擬電壓的變化在此限之內(nèi)，則可以正確地轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。
另一方面，在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，當(dāng)輸入的模擬電壓的大振幅度和/或大頻率超過(guò)該限度，則不能進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。然而，應(yīng)當(dāng)理解雖然存在這種限制，仍存在其能被使用的應(yīng)用。例如，當(dāng)輸入的模擬信號(hào)大振幅的時(shí)期和小振幅的時(shí)期交替出現(xiàn)時(shí)，盡管在超過(guò)了限制范圍的大幅度期間以及大幅度期間之后的小幅度期間的過(guò)渡期間中，也不能進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。在經(jīng)過(guò)小幅度期間的過(guò)渡期間之后可以進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。如果只使用這種期間的數(shù)字值，則可以使用本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路。
順便說(shuō)明，在本專利申請(qǐng)中，參考電壓的高級(jí)別和低級(jí)別為當(dāng)參考電壓相互比較時(shí)，電位較高的稱為高級(jí)別，電位較低的稱作低級(jí)別。以此方式，參考電壓形成從高級(jí)別到低級(jí)別的等級(jí)序列(ranking)。
另一方面，關(guān)于比較器的高級(jí)別和低級(jí)別為對(duì)于相比較的兩個(gè)比較器，當(dāng)比較它們分別參照的參考電壓時(shí)，參考高電位(高級(jí)別)參考電壓的比較器稱作高級(jí)別，參考低電位(低級(jí)別)參考電壓的比較器稱作低級(jí)別。以此方式，比較器也形成從高級(jí)別到低級(jí)別的等級(jí)序列。
并且，高一級(jí)的比較器指其級(jí)別位于所考慮的比較器的最高級(jí)別一側(cè)的一個(gè)級(jí)別的比較器。同樣的，低一級(jí)的比較器是指其級(jí)別位于所考慮的比較器的最低級(jí)別一側(cè)一個(gè)級(jí)別的比較器。相鄰的比較器是指比所考慮的比較器的等級(jí)高一級(jí)或低一級(jí)的比較器。
順便說(shuō)明，在本專利申請(qǐng)中，關(guān)于組的高級(jí)別和低級(jí)別為當(dāng)包括在組中的比較器進(jìn)行比較時(shí)，包括高級(jí)別比較器的組稱為高級(jí)別，包括低級(jí)別比較器的組稱為低級(jí)別。因此，對(duì)于組，也形成從高級(jí)別到低級(jí)別的等級(jí)序列。
并且，高一級(jí)的組是指其等級(jí)位于所考慮的組的最高級(jí)別一側(cè)一個(gè)級(jí)別的組。同樣的，低一級(jí)的組是指其等級(jí)位于所考慮的組的最低級(jí)別一側(cè)一個(gè)級(jí)別的組。相鄰的組是指比所考慮的組的等級(jí)高一級(jí)或低一級(jí)的組。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供作為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)比較器構(gòu)成為對(duì)每一個(gè)比較器，通過(guò)控制信號(hào)選擇正常工作狀態(tài)或低功耗狀態(tài)，其包括一個(gè)比較器控制電路部分，用于根據(jù)基于前一轉(zhuǎn)換使用的模擬電壓產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)使所述多個(gè)比較器中的一部分比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使其余比較器處于低功耗狀態(tài)。
在本發(fā)明的三方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，根據(jù)基于在前轉(zhuǎn)換使用的模擬電壓產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)，比較器控制電路部分輸出控制信號(hào)。該控制信號(hào)選擇在本次轉(zhuǎn)換中要進(jìn)入正常工作狀態(tài)的比較器，并使其余比較器處于低功耗狀態(tài)。
因此，因?yàn)橛脕?lái)選擇比較器的模擬電壓的定時(shí)與在前轉(zhuǎn)換的定時(shí)總是可以對(duì)齊，所以，在本次轉(zhuǎn)換中只需要選擇和使用與在時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期的時(shí)間段中可能出現(xiàn)的模擬電壓的變化范圍相應(yīng)的比較器，從而總是能夠適當(dāng)?shù)剡x擇正常工作狀態(tài)或低功耗狀態(tài)的比較器。此外，由于只需使適當(dāng)數(shù)量的比較器處于正常工作狀態(tài)，所以可以使處于低功耗狀態(tài)的剩余比較器的數(shù)量大，從而降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供作為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)比較器構(gòu)成為對(duì)于每一個(gè)比較器，通過(guò)控制信號(hào)選擇工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，其包括一個(gè)比較器控制電路部分，用來(lái)根據(jù)基于在前轉(zhuǎn)換使用的模擬電壓產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)使所述多個(gè)比較器中的一部分比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，并使其余比較器處于休眠狀態(tài)。
在本發(fā)明的四方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，根據(jù)基于在前轉(zhuǎn)換使用的模擬電壓產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)，比較器控制電路部分輸出控制信號(hào)。該控制信號(hào)選擇在本次轉(zhuǎn)換中要進(jìn)入工作狀態(tài)的比較器，并使其余比較器處于休眠狀態(tài)。因此，因?yàn)橛脕?lái)選擇比較器的模擬電壓的定時(shí)與在前轉(zhuǎn)換的定時(shí)總是可以對(duì)齊，所以，在本次轉(zhuǎn)換中只需要選擇和使用與時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓可能發(fā)生的變化范圍相應(yīng)的比較器，從而總是能夠適當(dāng)?shù)剡x擇正常工作狀態(tài)或低功耗狀態(tài)的比較器。此外，由于只使適當(dāng)數(shù)量的比較器處于正常工作狀態(tài)，所以可以使處于低功耗狀態(tài)的剩余比較器的數(shù)量大，從而降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供作為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)第一比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)第一比較器構(gòu)成為對(duì)于每一個(gè)比較器，通過(guò)控制信號(hào)選擇正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)，其包括一個(gè)比較器控制電路部分，用來(lái)根據(jù)基于預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓用第一時(shí)鐘信號(hào)或不同于第一時(shí)鐘信號(hào)的第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)輸出所述控制信號(hào)，該控制信號(hào)使所述多個(gè)第一比較器中的一部分進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使其余第一比較器處于低功耗工作狀態(tài)。
在本發(fā)明的第五方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，根據(jù)基于預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓用第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)，比較器控制部分輸出控制信號(hào)。由此，選擇在本次轉(zhuǎn)換中要進(jìn)入正常工作狀態(tài)的第一比較器，并使其余第一比較器處于低功耗工作狀態(tài)。以此方式，用來(lái)選擇第一比較器的模擬電壓的定時(shí)可以與由第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)確定的固定的定時(shí)對(duì)齊。因此，根據(jù)模擬電壓從預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)間點(diǎn)到本次轉(zhuǎn)換可能出現(xiàn)的變化范圍，可以適當(dāng)?shù)剡x擇要進(jìn)入正常工作狀態(tài)的第一比較器和處于低功耗工作狀態(tài)的第一比較器。并且，因?yàn)橐徊糠值谝槐容^器處于低功耗工作狀態(tài)，總體上模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗降低了。
并且，如上所述，當(dāng)比較器臨時(shí)進(jìn)入休眠狀態(tài)以降低功耗時(shí)，該比較器重新返回正常工作狀態(tài)往往需要花費(fèi)時(shí)間。因此，當(dāng)一部分比較器進(jìn)入休眠狀態(tài)時(shí)，存在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的響應(yīng)速度(時(shí)鐘信號(hào)的頻率)的上限受從休眠狀態(tài)恢復(fù)到工作狀態(tài)所需時(shí)間限制的風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)于這一點(diǎn)，與從休眠狀態(tài)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)所需時(shí)間相比，在本發(fā)明中，從低功耗工作狀態(tài)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)所需時(shí)間要短。因此，有利于在更快的時(shí)鐘頻率下驅(qū)動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路。
順便說(shuō)明，低功耗工作狀態(tài)是指比較器的工作狀態(tài)中，比較器能夠進(jìn)行比較操作，而在操作期間的功耗低于相對(duì)照的正常工作狀態(tài)的狀態(tài)。
當(dāng)比較器處于低功耗工作狀態(tài)時(shí)，與處于正常工作狀態(tài)相比，使用范圍有時(shí)會(huì)有限制。通常，除了功耗以外，比較器的響應(yīng)速度依賴于所比較的兩個(gè)電壓(參考電壓和模擬電壓)的電壓差，并且電壓差越小速度越慢。就此而言，用在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中的第一比較器的性能和特性的確定要考慮到功耗、電壓差和響應(yīng)速度。
但是，當(dāng)該比較器處于低功耗工作狀態(tài)以降低其功耗時(shí)，雖然當(dāng)實(shí)際所加的電壓差大時(shí)在由時(shí)鐘信號(hào)設(shè)定的預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)得到了正確的比較結(jié)果，但是當(dāng)電壓差小時(shí)，因?yàn)轫憫?yīng)速度變慢，存在在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)得不到正確的比較結(jié)果的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如果用在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中的所有的比較器都處于低功耗工作狀態(tài)，則存在不能得到正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果的情況。
就此而言，模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的多個(gè)第一比較器中，對(duì)于輸入的模擬電壓和參考電壓之間預(yù)計(jì)存在大的電壓差的第一比較器，使之進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)較好。這是由于即使這樣做了，在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)也能得到正確的比較結(jié)果。另一方面，對(duì)于預(yù)計(jì)電壓差較小的第一比較器，雖然功耗變大，還是處于正常工作狀態(tài)較好。這是因?yàn)?，即使電壓差小，在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)也能得到正確的比較結(jié)果。如果這樣做，對(duì)于模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的所有第一比較器也可以得到正確的比較結(jié)果，從總體上降低了功耗。
并且，在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，對(duì)在任何時(shí)間都能夠轉(zhuǎn)換為正確的數(shù)字值的模擬電壓波形有限制。即，根據(jù)處于正常工作狀態(tài)的第一比較器的數(shù)量和預(yù)定時(shí)間的長(zhǎng)度等，模擬電壓從預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)間點(diǎn)到本次轉(zhuǎn)換可變化的最大幅度是有限的。因此，模擬電壓的幅度和頻率受限制。如果模擬電壓的變化在此限之內(nèi)，則可以正確地轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。
另一方面，在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，當(dāng)輸入的模擬電壓的最大幅度和/或最大頻率超過(guò)該限制時(shí)，則不能進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。然而，應(yīng)當(dāng)理解雖然存在這種限制，仍存在其可使用的應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供作為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)比較器構(gòu)成為對(duì)每一個(gè)比較器，通過(guò)控制信號(hào)選擇正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)，其包括一個(gè)比較器控制電路部分，用于根據(jù)基于在前轉(zhuǎn)換使用的模擬電壓產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)使所述多個(gè)比較器中的一部分在本次轉(zhuǎn)換中進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使其余比較器處于低功耗工作狀態(tài)。
在本發(fā)明的第六方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，根據(jù)基于在前轉(zhuǎn)換使用的模擬電壓產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)，比較器控制電路部分輸出控制信號(hào)。該控制信號(hào)選擇在本次轉(zhuǎn)換中要進(jìn)入正常工作狀態(tài)的比較器，并使其余比較器處于低功耗工作狀態(tài)。因此，因?yàn)橛脕?lái)選擇比較器的模擬電壓的定時(shí)與在前的轉(zhuǎn)換的定時(shí)總能對(duì)齊，所以，在本次轉(zhuǎn)換中只需要選擇和使用對(duì)應(yīng)于在時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓可能出現(xiàn)的變化范圍的比較器。因此，總是能夠適當(dāng)?shù)剡x擇正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)的比較器。由此，從總體上降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供包括具有多個(gè)比較器的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路包括用于提供偏流的偏流源部分，為所述多個(gè)比較器的每一個(gè)提供偏流源部分；為每一個(gè)偏流源部分提供偏流設(shè)置端，設(shè)置偏流設(shè)置端的偏壓來(lái)調(diào)節(jié)偏流；以及連接相鄰的偏流設(shè)置端的電阻元件。
在本發(fā)明的第七方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，偏流源部分為構(gòu)成并行模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的每一個(gè)比較器提供偏流，并且根據(jù)加到每個(gè)偏流源部分的每個(gè)偏流設(shè)置端的偏壓設(shè)置每個(gè)偏流。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，還提供了針對(duì)權(quán)利要求1的電流源電路，用來(lái)為由多個(gè)電路單元構(gòu)成的功能電路提供偏流，該電流源電路包括用于提供偏流的偏流源部分，為所述多個(gè)電路單元的每一個(gè)提供偏流源部分；為每一個(gè)偏流源部分提供偏流設(shè)置端，設(shè)置偏流設(shè)置端的偏壓來(lái)調(diào)節(jié)偏流；以及連接相鄰的偏流設(shè)置端的電阻元件。
在本發(fā)明的第七方面的電流源電路中，偏流源部分為多個(gè)電路單元的每一個(gè)提供偏流，并且根據(jù)加到每個(gè)偏流源部分的每個(gè)偏流設(shè)置端的偏壓設(shè)置每個(gè)偏流。
因?yàn)闉槊總€(gè)偏流設(shè)置端設(shè)置偏壓，所以由每個(gè)偏流源部分確定偏流，并且對(duì)于每個(gè)電路單元或每個(gè)比較器可以調(diào)節(jié)偏流。因此，可以提供適合于電路單元或比較器的工作狀態(tài)的偏流。因?yàn)槠髟O(shè)置端與電阻元件相連，為沒(méi)有設(shè)置偏壓并在已經(jīng)設(shè)置偏壓的偏流設(shè)置端之間的偏流設(shè)置端設(shè)置對(duì)應(yīng)于通過(guò)電阻元件的每個(gè)偏壓的合成電壓(resultant voltage)的電壓。取決于為偏流設(shè)置端設(shè)置的電壓值的偏流可以加到夾在不同工作狀態(tài)的電路單元之間的電路單元或加到夾在不同工作狀態(tài)的比較器之間的比較器。
本發(fā)明的上述和更多的目的和新穎特性通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)介紹將更加清楚。但是，應(yīng)當(dāng)清楚地理解，附圖僅僅用于說(shuō)明的目的，而不是用于限制本發(fā)明。


圖1示出了實(shí)施例1、2、3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的簡(jiǎn)要框圖；圖2示出了實(shí)施例1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的比較部分的簡(jiǎn)要示意圖；圖3示出了實(shí)施例1、2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中的輸入電壓、轉(zhuǎn)換比較器的輸出和輸出編碼之間的關(guān)系表；圖4示出了實(shí)施例1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中預(yù)定時(shí)間之前的輸入電壓、設(shè)置比較器的輸出和轉(zhuǎn)換比較器的設(shè)置狀態(tài)之間的關(guān)系表；圖5示出了斬波器型轉(zhuǎn)換比較器的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6示出了圖5所示的斬波器型轉(zhuǎn)換比較器的主要部分的操作和開(kāi)關(guān)的關(guān)系表；圖7示出了反相器器件的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖8示出了圖7所示的反相器器件的輸入電壓和漏極電流的關(guān)系圖；圖9示出了斬波器型轉(zhuǎn)換比較器的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖10示出了差分型設(shè)置比較器的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖11示出了在設(shè)置比較器由不同于時(shí)鐘信號(hào)CLK的第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3驅(qū)動(dòng)的情況下時(shí)鐘信號(hào)CLK和第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3的關(guān)系示意圖，(a)為第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3的相位不同的情況，(b)為第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3具有兩倍頻率的情況；圖12示出了實(shí)施例2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的比較部分的簡(jiǎn)要示意圖；圖13示出了實(shí)施例2和變體1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，在前轉(zhuǎn)換所用的輸入電壓、比較器的輸出、輸出編碼和本次轉(zhuǎn)換比較器的設(shè)置狀態(tài)之間的關(guān)系表；圖14是說(shuō)明當(dāng)輸入電壓波形是大電壓變化和小電壓變化交替出現(xiàn)時(shí)實(shí)施例2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的工作的示意圖；圖15示出了用在實(shí)施例1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中的差分型轉(zhuǎn)換比較器的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖16示出了實(shí)施例3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的比較部分的簡(jiǎn)要示意圖；圖17示出了實(shí)施例3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中輸入電壓、比較器輸出和輸出編碼之間的關(guān)系表；圖18示出了實(shí)施例3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，在前轉(zhuǎn)換使用的輸入電壓、屬于組的比較器的設(shè)置狀態(tài)和在本次轉(zhuǎn)換中輸出編碼的可能范圍的關(guān)系表；圖19示出了實(shí)施例3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，在前轉(zhuǎn)換使用的輸入電壓、比較器的設(shè)置狀態(tài)和在本次轉(zhuǎn)換中輸出編碼的可能范圍的關(guān)系表；圖20示出了實(shí)施例4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的比較部分的簡(jiǎn)要示意圖；圖21示出了實(shí)施例4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中預(yù)定時(shí)間之前的輸入電壓、設(shè)置比較器的輸出和屬于組的比較器的設(shè)置狀態(tài)之間的關(guān)系表；圖22示出了實(shí)施例5的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的比較部分的簡(jiǎn)要示意圖；圖23示出了實(shí)施例5、6的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中的輸入電壓、轉(zhuǎn)換比較器的輸出和輸出編碼之間的關(guān)系表；圖24示出了實(shí)施例5的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中預(yù)定時(shí)間之前的輸入電壓、設(shè)置比較器的輸出和轉(zhuǎn)換比較器的設(shè)置狀態(tài)之間的關(guān)系表；圖25示出了用在實(shí)施例5-8中的轉(zhuǎn)換比較器中的反相器部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖26示出了用在實(shí)施例5-8中的轉(zhuǎn)換比較器中的反相器部分的另一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；圖27示出了用在實(shí)施例5-8中的轉(zhuǎn)換比較器中的反相器部分的另一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；圖28示出了實(shí)施例6的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的比較部分的簡(jiǎn)要示意圖；
圖29示出了實(shí)施例6和變體3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中在前轉(zhuǎn)換所用的輸入電壓、比較器的輸出、輸出編碼和本次轉(zhuǎn)換比較器的設(shè)置狀態(tài)之間的關(guān)系表；圖30示出了用在變體3、4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中使用的差分型轉(zhuǎn)換比較器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖31示出了實(shí)施例7的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的比較部分的簡(jiǎn)要示意圖；圖32示出了實(shí)施例7的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中的輸入電壓、比較器的輸出和輸出編碼之間的關(guān)系表；圖33示出了實(shí)施例7的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中用在前轉(zhuǎn)換使用的輸入電壓、屬于組的比較器的設(shè)置狀態(tài)和在本次轉(zhuǎn)換中輸出編碼的可能范圍的關(guān)系表；圖34示出了實(shí)施例7的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中在前轉(zhuǎn)換使用的輸入電壓、比較器的設(shè)置狀態(tài)和在本次轉(zhuǎn)換中輸出編碼的可能范圍的關(guān)系表；圖35示出了實(shí)施例8的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的比較部分的簡(jiǎn)要示意圖；圖36示出了實(shí)施例8的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中預(yù)定時(shí)間之前的輸入電壓、設(shè)置比較器的輸出和屬于組的轉(zhuǎn)換比較器的設(shè)置狀態(tài)之間的關(guān)系表；圖37是實(shí)施例9的電路框圖；圖38是實(shí)施例9的模數(shù)轉(zhuǎn)換表；圖39是偏壓發(fā)生器電路的電路框圖；圖40是差分型比較器的電路框圖；圖41是差分型比較器的工作波形圖；圖42是每個(gè)比較器的偏壓設(shè)置表；圖43是在輸入電壓CIN在V8-V9區(qū)中的情況下每個(gè)比較器的偏流；圖44示出了比較器之間偏差電壓(offset voltage)相對(duì)于偏流差的關(guān)系；圖45是實(shí)施例9的變體的電路框圖；以及圖46是常規(guī)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)參考圖1-圖10介紹本發(fā)明第一實(shí)施例的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100。這些圖中，圖1示出了模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的簡(jiǎn)要框圖，圖2示出了其比較部分的簡(jiǎn)要示意圖，圖3示出了輸入電壓、轉(zhuǎn)換比較器的輸出和輸出編碼之間的關(guān)系表。并且，圖4示出了預(yù)定時(shí)間之前的輸入電壓、設(shè)置比較器的輸出和轉(zhuǎn)換比較器的設(shè)置狀態(tài)之間的關(guān)系表。圖5示出了斬波器型轉(zhuǎn)換比較器的主要部分的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6示出了該部分的操作和開(kāi)關(guān)的關(guān)系表，圖7示出了反相器器件的電路結(jié)構(gòu)的電路圖，圖8示出了該反相器器件的輸入電壓和漏極電流的關(guān)系圖。此外，圖9示出了斬波器型轉(zhuǎn)換比較器的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖10示出了差分型設(shè)置比較器的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)施例1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100是用于以預(yù)定的時(shí)間間隔將模擬電壓VIN轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于該值的3位數(shù)字輸出DOUT，如圖1所示，它具有比較部分110、數(shù)據(jù)鎖存器120、編碼器140和控制電路部分150。當(dāng)然，輸入比較部分110的，除了高電平標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低電平標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL以及模擬電壓VIN以外，還有來(lái)自控制電路部分150的時(shí)鐘信號(hào)CLK。比較部分110，將在后面討論，輸出轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7。這些轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7輸入到數(shù)據(jù)鎖存器120。數(shù)據(jù)鎖存器120保持并根據(jù)控制電路部分150提供的第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2一起輸出轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7，編碼器140連接到該數(shù)據(jù)鎖存器120的輸出側(cè)。該編碼器140將轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7編碼為二進(jìn)制數(shù)據(jù)的數(shù)字輸出DOUT，并輸出。對(duì)于數(shù)據(jù)鎖存器120、編碼器140和控制電路部分150，可以采用已知的電路結(jié)構(gòu)。
接下來(lái)，參考圖2說(shuō)明比較部分110。在比較部分110中，通過(guò)將8個(gè)相同的分壓電阻R1-R8串聯(lián)連接在高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH和低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL之間的方式得到7個(gè)參考電壓V1-V7。并且，具有7個(gè)斬波器型轉(zhuǎn)換比較器1-7，由7個(gè)差分型設(shè)置比較器P1-P7組成的輸入信息產(chǎn)生電路部分112，以及比較器控制電路部分111。
其中，構(gòu)成輸入信息產(chǎn)生電路部分112的設(shè)置比較器P1-P7分別單獨(dú)參考并一一對(duì)應(yīng)于七個(gè)參考電壓V1-V7。在輸入時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期，設(shè)置比較器P1-P7與模擬電壓VIN進(jìn)行比較，并將設(shè)置比較器的輸出OP1-OP7更新為高電平(下文中有時(shí)簡(jiǎn)單表示為“H”)或低電平(下文中有時(shí)簡(jiǎn)單表示為“L”)并輸出它們。
因?yàn)閰⒖茧妷篤1-V7具有V1＜V2＜…＜V6＜V7的關(guān)系，所以具有較大標(biāo)號(hào)的參考電壓為較高級(jí)別的參考電壓。同樣的，具有較大編號(hào)的設(shè)置比較器為具有較高級(jí)別的設(shè)置比較器。
比較器控制電路部分111對(duì)這些輸入的設(shè)置比較器輸出OP1-OP7進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，并輸出第一設(shè)置信號(hào)CONT1A-CONT7A和第二設(shè)置信號(hào)CONT1B-CONT7B。第一和第二設(shè)置信號(hào)CONT1A等用于轉(zhuǎn)換比較器1-7在下一次轉(zhuǎn)換中，即，在時(shí)鐘信號(hào)CLK的下一個(gè)周期中，的狀態(tài)設(shè)置。
因?yàn)檗D(zhuǎn)換比較器1-7具有隨后討論的結(jié)構(gòu)，它們被第一和第二設(shè)置信號(hào)CONT1A等設(shè)置為兩種狀態(tài)按正常比較器方式工作的工作狀態(tài)以及暫停其操作并保持特定狀態(tài)的休眠狀態(tài)。更具體地，他們被設(shè)置為三種狀態(tài)中的任何一種工作狀態(tài)、休眠和“H”輸出狀態(tài)，休眠和“L”輸出狀態(tài)。
具體的，轉(zhuǎn)換比較器1-7分別單獨(dú)參考并一一對(duì)應(yīng)于七個(gè)參考電壓V1-V7，并且當(dāng)它們?cè)O(shè)置為工作狀態(tài)時(shí)，在輸入的時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期，它們各將模擬電壓與參考電壓V1等進(jìn)行比較，并更新和輸出具有“H”或“L”電平的轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7。當(dāng)轉(zhuǎn)換比較器設(shè)置為休眠和“H”輸出狀態(tài)時(shí)，它的輸出固定為“H”。當(dāng)轉(zhuǎn)換比較器設(shè)置為休眠和“L”輸出狀態(tài)時(shí)，它的輸出固定為“L”。
對(duì)于轉(zhuǎn)換比較器1等，具有大的編號(hào)的轉(zhuǎn)換比較器是更高級(jí)別的轉(zhuǎn)換比較器。
接下來(lái)，參考圖10介紹設(shè)置比較器P1-P7的電路結(jié)構(gòu)。設(shè)置比較器P1-P7都為相同結(jié)構(gòu)的差分型比較器，此外它們的輸出在時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期進(jìn)行更新。
設(shè)置比較器P1-P7通過(guò)差分電路30比較模擬電壓VIN和參考電壓V1等。差分電路30由CMOS構(gòu)成，并在N溝道31的柵極施加模擬電壓VIN，在N溝道32的柵極施加參考電壓V1-V7。N溝道31的漏極通過(guò)P溝道33，N溝道32的漏極通過(guò)P溝道34連接到電源電位VD。P溝道33、34的柵極都連接到N溝道31的漏極。并且，N溝道31、32的源極通過(guò)恒流電路35一起連接到地。在該差分電路30中，模擬電壓VIN和參考電壓V1等之間的差表現(xiàn)為N溝道32的漏極電壓。
N溝道32的漏極通過(guò)開(kāi)關(guān)SWF連接到保持電路41。在該保持電路41中，反相器36、37串聯(lián)連接，在反相器36的輸入端和反相器37的輸出端之間的連接由開(kāi)關(guān)SWG開(kāi)關(guān)。此外，設(shè)置比較器輸出OP1-OP7從反相器36的輸出端分支的反相器38輸出。
這里，開(kāi)關(guān)SWF、SWG為由MOS晶體管等構(gòu)成的模擬開(kāi)關(guān)，并且當(dāng)控制信號(hào)為“H”時(shí)導(dǎo)通，為“L”時(shí)關(guān)斷，并由時(shí)鐘信號(hào)CLK開(kāi)關(guān)。反相器39使開(kāi)關(guān)SWF和開(kāi)關(guān)SWG的開(kāi)關(guān)相位相反。
在具有這種結(jié)構(gòu)的設(shè)置比較器P1-P7中，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為“H”的時(shí)間段中，開(kāi)關(guān)SWF導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)SWG關(guān)斷，從而參考電壓V1-V7與模擬電壓VIN的比較結(jié)果從反相器38輸出。另一方面，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為“L”的時(shí)間段中，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)SWF關(guān)斷，開(kāi)關(guān)SWG導(dǎo)通，之前的輸出結(jié)果被保持并繼續(xù)由反相器38輸出。
因此，在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100中，取決于模擬電壓VIN的幅度屬于由高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL和參考電壓V1-V7限定的范圍中的哪一個(gè)范圍，設(shè)置比較器P1-P7的設(shè)置比較器輸出OP1-OP7變?yōu)椤癏”或“L”。因此，模擬電壓VIN和設(shè)置比較器P1-P7的設(shè)置比較器輸出OP1-OP7表現(xiàn)為圖4所示的表左半部分的關(guān)系。
接下來(lái)參考圖5-圖9介紹轉(zhuǎn)換比較器1-7的電路結(jié)構(gòu)和操作。轉(zhuǎn)換比較器1-7都為相同結(jié)構(gòu)的斬波器型比較器，并且如上所述，當(dāng)它們?cè)O(shè)置為工作狀態(tài)時(shí)，它們的輸出OUT1-OUT7在時(shí)鐘信號(hào)CLK的每個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行更新。首先，說(shuō)明他們要設(shè)置為工作狀態(tài)的情況。
下面說(shuō)明斬波器型轉(zhuǎn)換比較器1-7的主要部分(參考圖5)的工作。轉(zhuǎn)換比較器1等的主要部分具有輸入模擬電壓VIN的開(kāi)關(guān)SWA和輸入?yún)⒖茧妷篤1-V7的開(kāi)關(guān)SWB。開(kāi)關(guān)SWA、SWB的輸出側(cè)連接到節(jié)點(diǎn)N1，電容器C1的一端連接到該節(jié)點(diǎn)N1。電容器C1的另一端連接到由CMOS構(gòu)成的反相器INV的輸入端，并且比較結(jié)果比較器輸出OUT1-OUT7從該反相器INV的輸出端輸出。開(kāi)關(guān)SWC與反相器INV并聯(lián)連接。
如圖6所示，該轉(zhuǎn)換比較器1等有兩個(gè)操作狀態(tài)，VIN電壓提取狀態(tài)和比較狀態(tài)。即，在VIN電壓提取狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWA、SWC導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)SWB關(guān)斷。在比較狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWA和SWC關(guān)斷，開(kāi)關(guān)SWB導(dǎo)通。
所有三個(gè)開(kāi)關(guān)SWA、SWB和SWC都是模擬開(kāi)關(guān)，輸入“H”時(shí)導(dǎo)通，輸入“L”時(shí)關(guān)斷。
如圖7所示，反相器器件INV為已知的CMOS電路結(jié)構(gòu)，其中P溝道MOS晶體管21和N溝道MOS晶體管22串聯(lián)連接，并具有如圖8所示的特性，當(dāng)輸入到輸入端TIN的輸入電壓接近電源電壓VD的一半(＝0.5VD)時(shí)，流過(guò)的漏極電流Id急劇增加。如上所述，在VIN電壓提取狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWB關(guān)斷，但開(kāi)關(guān)SWA導(dǎo)通(參看圖5)。由此，節(jié)點(diǎn)N1的電位變?yōu)槟M電壓VIN。并且，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)SWC導(dǎo)通，而且反相器INV的輸入端TIN和輸出端TOUT短路，該反相器INV的輸入和輸出電壓都為大約電源電壓VD的一半(VD/2)。結(jié)果，電容器C1的端電壓被充到(VD/2-VIN)的值。
現(xiàn)在，在該VIN電壓提取狀態(tài)中，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)SWC導(dǎo)通，而且反相器INV的輸入端TIN和輸出端TOUT短路，MOS晶體管21和22都導(dǎo)通，有大的漏極電流(直通電流)流過(guò)。即，可以看到在VIN電壓提取狀態(tài)中，功耗較大。
另一方面，在比較狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWC關(guān)斷，反相器INV作為放大器電路工作。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)SWB導(dǎo)通，SWA關(guān)斷，參考電壓V1-V7加到節(jié)點(diǎn)N1。如上所述，此時(shí)，電容器C1的端電壓已經(jīng)變?yōu)?VD/2-VIN)，由此反相器INV的輸入端的電壓變?yōu)槔鏥D/2-(VIN-V1)。因此，當(dāng)VIN＞Vi(其中i＝1-7)時(shí)，從轉(zhuǎn)換比較器1-7的反相器INV輸出的轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7變?yōu)椤癏”，當(dāng)VIN＜Vi時(shí)，輸出為“L”。即，以模擬電壓VIN為界，使用比其低的參考電壓的轉(zhuǎn)換比較器輸出“H”，使用比其高的參考電壓的轉(zhuǎn)換比較器輸出“L”。
并且，在該比較狀態(tài)中，因?yàn)闆](méi)有穩(wěn)定的電流流過(guò)，所以可以看到這種狀態(tài)的功耗很小。
因?yàn)橄筮@樣的斬波器型轉(zhuǎn)換比較器1-7在時(shí)鐘信號(hào)CLK的控制下在VIN電壓提取狀態(tài)和比較狀態(tài)之間交替使用，當(dāng)轉(zhuǎn)換比較器1-7進(jìn)入工作狀態(tài)(此狀態(tài)中它們進(jìn)入VIN電壓提取狀態(tài))然后進(jìn)入比較狀態(tài)時(shí)，在VIN電壓提取狀態(tài)的時(shí)間段中大功耗的出現(xiàn)無(wú)可避免。并且，在這個(gè)時(shí)間消耗的功率通常大于差分型設(shè)置比較器P1-P7連續(xù)工作時(shí)的功耗。
現(xiàn)在，如上所述，通常，輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的模擬電壓VIN的幅度小于可由該電路模數(shù)轉(zhuǎn)換的最大幅度并且頻率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于時(shí)鐘信號(hào)是正常的。即，相對(duì)于在由特定時(shí)鐘信號(hào)設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)輸入的模擬電壓，到下一個(gè)周期的時(shí)鐘信號(hào)設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)，模擬電壓可出現(xiàn)的變化量是有限的。因此，如果在由特定時(shí)鐘信號(hào)確定的時(shí)間點(diǎn)輸入的模擬電壓已知，則能由之以一定的寬度預(yù)測(cè)在下一個(gè)周期的時(shí)鐘信號(hào)確定的時(shí)間點(diǎn)將要輸入的模擬電壓。在這種情況下，沒(méi)有必要使所有的轉(zhuǎn)換比較器總是處于工作狀態(tài)，僅使一部分轉(zhuǎn)換比較器處于工作狀態(tài)而使其它的轉(zhuǎn)換比較器處于保持其比較狀態(tài)的休眠狀態(tài)是可行的，從而使所述其它轉(zhuǎn)換比較器不處于大功耗的VIN提取狀態(tài)。如果這樣做了，可以降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗。
就此而言，假設(shè)輸入的模擬電壓VIN的特性為在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓VIN能夠變化的范圍不大于可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100模數(shù)轉(zhuǎn)換的最大幅度的1/8(比較器數(shù)量加1得到的數(shù)字的倒數(shù))。在該假設(shè)下，在本實(shí)施例1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100中，在比較器控制電路部分111中，邏輯處理設(shè)置比較器的輸出OP1-OP7，產(chǎn)生第一和第二設(shè)置信號(hào)CONT1A等，并如圖4中表的右半部分所示設(shè)置下一個(gè)轉(zhuǎn)換中的轉(zhuǎn)換比較器1-7的狀態(tài)。在圖4中，工作狀態(tài)由○表示，休眠狀態(tài)由△表示。
現(xiàn)在說(shuō)明該表的特定設(shè)置內(nèi)容。
首先，當(dāng)表明存在已確定在時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期之前輸入的模擬電壓VIN大于它們自己參考的參考電壓V1-V7的設(shè)置比較器的設(shè)置比較器輸出OP1-OP7輸入到比較器控制電路部分111時(shí)，特別是，當(dāng)在設(shè)置比較器輸出OP1-OP7中存在“H”時(shí)，執(zhí)行以下步驟。[1]使與作出該“H”決定的設(shè)置比較器中最高一級(jí)的設(shè)置比較器(換句話說(shuō)，其參考電壓的電位最高的設(shè)置比較器)參考相同的參考電壓(即，公共參考電壓)的特定轉(zhuǎn)換比較器，以及比該特定轉(zhuǎn)換比較器高一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器，進(jìn)入工作狀態(tài)(如圖4中○所示)。[2]使其它的轉(zhuǎn)換比較器處于休眠狀態(tài)。[3]比進(jìn)入工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器的級(jí)別更高的轉(zhuǎn)換比較器設(shè)置為輸出“L”(如圖4中△/L所示)，級(jí)別較低的轉(zhuǎn)換比較器設(shè)置為輸出“H”(如圖4中△/H所示)。
下面對(duì)此更具體地說(shuō)明。在設(shè)置比較器輸出OP1-OP7中，當(dāng)有輸出為高電平“H”時(shí)，即，當(dāng)確定模擬電壓VIN大于參考電壓V1時(shí)，操作如下。例如，考慮由于輸入的模擬電壓VIN為V5-V6范圍內(nèi)的電壓，設(shè)置比較器輸出OP1-OP7變?yōu)?H，H，H，H，H，L，L)的情況。[1]轉(zhuǎn)換比較器5與輸出“H”的設(shè)置比較器P1-P5中最高一級(jí)的設(shè)置比較器參考相同的參考電壓(公共參考電壓V5)，并且比該轉(zhuǎn)換比較器5高一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器6進(jìn)入工作狀態(tài)。
這是因?yàn)?，由于假設(shè)輸入的模擬電壓VIN的特性如上所述，可以預(yù)測(cè)在下一次轉(zhuǎn)換中由轉(zhuǎn)換比較器比較的模擬電壓VIN將在參考電壓范圍V4-V5、V5-V6或V6-V7之一中。即，這是因?yàn)?，由一個(gè)周期前設(shè)置比較器P1等中的比較結(jié)果，不能預(yù)測(cè)一個(gè)時(shí)鐘周期之后由轉(zhuǎn)換比較器1等得到的比較結(jié)果的轉(zhuǎn)換比較器僅有轉(zhuǎn)換比較器5、6。
推而廣之，這是因?yàn)椋瑥脑O(shè)置比較器P1等在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期前獲得的比較結(jié)果(設(shè)置比較器輸出OP1等)，不能預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)鐘周期由轉(zhuǎn)換比較器1等得到的比較結(jié)果的僅僅是與輸出“H”的設(shè)置比較器中最高一級(jí)設(shè)置比較器參考相同的參考電壓的特定的轉(zhuǎn)換比較器，以及比其高一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器。所以，它們進(jìn)入工作狀態(tài)。
其它的轉(zhuǎn)換比較器1-4、7進(jìn)入休眠狀態(tài)。[3]比處于工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器5和6級(jí)別更高的轉(zhuǎn)換比較器7設(shè)置為輸出“L”，更低級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器1-4設(shè)置為輸出“H”。
上述關(guān)系同樣適用于一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK周期之前輸入的模擬電壓VIN在V1-V2、V2-V3、…、V6-V7、V7-VRH范圍內(nèi)的情況。然而，當(dāng)一個(gè)周期之前輸入的模擬電壓VIN在V7-VRH范圍內(nèi)時(shí)，不存在更高一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器。
另一方面，當(dāng)表示不存在已確定在一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK周期之前輸入的模擬電壓VIN大于其參考電壓的設(shè)置比較器的設(shè)置比較器輸出OP1-OP7輸入到比較器控制電路部分111時(shí)，具體的，當(dāng)設(shè)置比較器輸出OP1-OP7都為“L”時(shí)，操作如下。[4]最低一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器1進(jìn)入工作狀態(tài)。這是因?yàn)?，根?jù)一個(gè)周期前由設(shè)置比較器P1等得到的比較結(jié)果(設(shè)置比較器輸出OP1等)，不能預(yù)測(cè)由轉(zhuǎn)換比較器1等一個(gè)周期之后將獲得的比較結(jié)果(比較器輸出OUT1等)的僅僅是轉(zhuǎn)換比較器1。[5]其它的轉(zhuǎn)換比較器2-7保持休眠狀態(tài)。[6]其它的轉(zhuǎn)換比較器2-7設(shè)置為輸出“L”。
因此，無(wú)論一個(gè)周期之前的模擬電壓VIN的值在低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL到高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH中的哪一個(gè)范圍，可以得到圖4的表的右半部分所示的設(shè)置狀態(tài)的關(guān)系，并且在所有的情況下，抑制了整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100的功耗。
在圖9中示出了基于這種設(shè)置執(zhí)行操作的轉(zhuǎn)換比較器1-7的電路結(jié)構(gòu)。這里，第一設(shè)置信號(hào)CONT1A-CONT7A是控制各轉(zhuǎn)換比較器1-7在工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間切換的信號(hào)，具體的，用“H”命令轉(zhuǎn)換比較器1-7進(jìn)入工作狀態(tài)，用“L”命令轉(zhuǎn)換比較器1-7進(jìn)入休眠狀態(tài)。第二設(shè)置信號(hào)CONT1B-CONT7B是在轉(zhuǎn)換比較器1-7已處于休眠狀態(tài)的情況下控制其輸出是“H”還是“L”的控制信號(hào)，用“H”使轉(zhuǎn)換比較器1-7輸出“H”，用“L”使轉(zhuǎn)換比較器1-7輸出“L”。
如已經(jīng)說(shuō)明的，轉(zhuǎn)換比較器1等具有輸入模擬電壓VIN的開(kāi)關(guān)SWA和輸入?yún)⒖茧妷篤1-V7的開(kāi)關(guān)SWB。開(kāi)關(guān)SWA、SWB的輸出側(cè)連接到節(jié)點(diǎn)N1，電容器C1的一端連接到節(jié)點(diǎn)N1。電容器C1的另一端連接到反相器INV的輸入端。并且，開(kāi)關(guān)SWC與反相器INV并聯(lián)連接。此外，反相器INV的輸出端通過(guò)開(kāi)關(guān)SWD連接到反相器27，并且，通過(guò)反向器28，輸出與反相器INV的輸出同相的輸出，作為比較器輸出OUT1-OUT7。
另外，二輸入AND(與)器件24插入到時(shí)鐘信號(hào)CLK和開(kāi)關(guān)SWA、SWB、SWC之間，并且用與時(shí)鐘信號(hào)平取的反相器23對(duì)第一設(shè)置信號(hào)CONT1A-CONT7A反相而得到的信號(hào)輸入到該AND器件24。由此，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“H”時(shí)，開(kāi)關(guān)SWA等采工作狀態(tài)，在時(shí)鐘信號(hào)CLK下工作。開(kāi)關(guān)SWB由反相器25驅(qū)動(dòng)到與開(kāi)關(guān)SWA反相。另一方面，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“L”時(shí)，與時(shí)鐘信號(hào)CLK無(wú)關(guān)，開(kāi)關(guān)SWA、SWC關(guān)斷，開(kāi)關(guān)SWB導(dǎo)通。即，強(qiáng)制固定在比較狀態(tài)，并采休眠狀態(tài)(參考圖6)。因此，作為第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等為“L”的結(jié)果，該轉(zhuǎn)換比較操作停止，但是防止其為功耗大的VIN提取狀態(tài)，從而可降低功耗。
此外，開(kāi)關(guān)SWD由第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等開(kāi)關(guān)，第二設(shè)置信號(hào)CONT1B等通過(guò)開(kāi)關(guān)SWE輸入到反相器27的輸入端。開(kāi)關(guān)SWE由用反相器26反相第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等得到的信號(hào)開(kāi)關(guān)。并且，開(kāi)關(guān)SWD的開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)SWE的開(kāi)關(guān)反相。開(kāi)關(guān)SWD、開(kāi)關(guān)SWE也是模擬開(kāi)關(guān)，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“H”時(shí)，開(kāi)關(guān)SWD導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)SWE關(guān)斷。在這種情況下，反相器INV的輸出發(fā)送到反相器27，并輸出一個(gè)與之同相的輸出，作為比較器輸出OUT1-OUT7。另一方面，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“L”時(shí)，開(kāi)關(guān)SWD關(guān)斷，開(kāi)關(guān)SWE導(dǎo)通。因?yàn)榈诙O(shè)置信號(hào)CONT1B等因此而輸入到反相器27，如果第二設(shè)置信號(hào)CONT1B等為“H”，作為比較器輸出OUT1等輸出“H”，相反，如果第二設(shè)置信號(hào)CONT1B等為“L”，作為比較器輸出OUT1等輸出“L”。
以此方式，利用第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等和第二設(shè)置信號(hào)CONT1B等，轉(zhuǎn)換比較器1等有三種狀態(tài)可以選擇工作狀態(tài)、“H”輸出休眠狀態(tài)和“L”輸出休眠狀態(tài)。
在這樣設(shè)置的轉(zhuǎn)換比較器1-7中，對(duì)于處于工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器(例如轉(zhuǎn)換比較器5、6)，作為比較模擬電壓VIN和參考電壓(例如參考電壓V5、V6)的結(jié)果，這些轉(zhuǎn)換比較器的轉(zhuǎn)換比較器輸出也變?yōu)椤癏”或“L”。
以此方式，即使在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100中，根據(jù)模擬電壓VIN的幅度屬于由高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL和參考電壓V1-V7劃分的范圍中的哪一個(gè)范圍(例如V5-V6)，轉(zhuǎn)換比較器1-7的輸出變?yōu)椤癏”或“L”。因此，模擬電壓VIN和轉(zhuǎn)換比較器1-7的轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7表現(xiàn)為圖3表格所示的關(guān)系。該關(guān)系與所有轉(zhuǎn)換比較器都工作時(shí)得到的結(jié)果相同。
因此，隨后根據(jù)轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7，由譯碼器140通過(guò)類(lèi)似的處理，可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于這些輸出OUT1-OUT7的數(shù)字輸出DOUT。在圖3的表中，數(shù)字輸出DOUT用十進(jìn)制輸出編碼表示。
這樣，用實(shí)施例1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100，在轉(zhuǎn)換比較器1-7中，在用作本次轉(zhuǎn)換之前，相應(yīng)于模擬電壓的預(yù)計(jì)變化范圍，選擇不能預(yù)測(cè)其比較結(jié)果的轉(zhuǎn)換比較器并設(shè)置為正常工作狀態(tài)，使能夠預(yù)測(cè)其比較結(jié)果的剩余轉(zhuǎn)換比較器處于休眠狀態(tài)，由此，能夠在任何時(shí)間選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換比較器并使之處于工作狀態(tài)。此外，由于只有適當(dāng)數(shù)量的比較器需要處于工作狀態(tài)，所以可以使保持休眠狀態(tài)的剩余比較器的數(shù)量較大，從而使模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗更低。
并且，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100中，在輸入信息產(chǎn)生電路部分112中，用7個(gè)設(shè)置比較器在時(shí)鐘信號(hào)CLK下工作，產(chǎn)生作為輸入信息信號(hào)的輸出OP1-OP7。因?yàn)?，轉(zhuǎn)換比較器1等的工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)的選擇的定時(shí)可以與由時(shí)鐘信號(hào)CLK確定的固定的定時(shí)(在本實(shí)施例1中為一個(gè)周期之前)對(duì)齊。因此，總是能夠選擇適合的轉(zhuǎn)換比較器，使它們處于工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)。
并且，模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100具有與參考同樣的參考電壓V1-V7的轉(zhuǎn)換比較器1-7相同數(shù)量(7)的設(shè)置比較器P1-P7。因此，在確定7個(gè)轉(zhuǎn)換比較器1-7中哪些要進(jìn)入工作狀態(tài)、哪些要進(jìn)入休眠狀態(tài)的選擇中，可以使用由設(shè)置比較器P1-P7得到的7個(gè)比較結(jié)果(輸出OP1-OP7)，作上述確定的選擇就變得容易。
此外，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100中，相應(yīng)于設(shè)置比較器P1等的確定(輸出OP1等)，轉(zhuǎn)換比較器1-7中只有1或2個(gè)進(jìn)入工作狀態(tài)，其它的進(jìn)入休眠狀態(tài)。因此，可以大大降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100的功耗。
此外，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100中，因?yàn)椴罘中驮O(shè)置比較器被用作比較器P1-P7，他們可以使功耗比用斬波器型比較器時(shí)的功耗低。
現(xiàn)在，在本實(shí)施例1中，示出了一個(gè)例子，其中設(shè)置比較器P1-P7和轉(zhuǎn)換比較器1-7用相同的時(shí)鐘信號(hào)CLK驅(qū)動(dòng)，并用在一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK周期之前得到的設(shè)置比較器輸出OP1等產(chǎn)生第一和第二設(shè)置信號(hào)CONT1A等，并用來(lái)設(shè)置下一個(gè)周期中轉(zhuǎn)換比較器1-7的狀態(tài)。
然而，如圖2所示，作為選擇，設(shè)置比較器P1-P7(輸入信息產(chǎn)生電路部分112)也可以由不同于時(shí)鐘信號(hào)CLK的第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3驅(qū)動(dòng)。作為第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3，可以使用頻率與時(shí)鐘信號(hào)CLK的相同但相位不同，具有反相波形或1/4周期相移的波形(參看圖11(a))的信號(hào)。通過(guò)使用像這樣的第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3，可以根據(jù)小于時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期的更短的時(shí)間之前(例如，在圖11(a)的情況下，T/4之前(其中T為時(shí)鐘信號(hào)CLK的周期))的模擬信號(hào)獲得設(shè)置轉(zhuǎn)換比較器1-7的狀態(tài)所需的設(shè)置比較器輸出OP1等。當(dāng)這樣做時(shí)，在該時(shí)間內(nèi)模擬電壓VIN能夠變化的范圍小于在時(shí)鐘信號(hào)VIN的一個(gè)周期的時(shí)間間隔內(nèi)模擬電壓可以變化的范圍。即，在根據(jù)過(guò)去的模擬電壓選擇要進(jìn)入工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器時(shí)，因?yàn)樽鳛榛鶞?zhǔn)的過(guò)去的模擬電壓VIN的時(shí)間越近，模擬電壓VIN在該時(shí)間之后可變化的范圍越小，能夠使進(jìn)入工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器的數(shù)量減少，而使進(jìn)入休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器的數(shù)量增加，從而能夠更多地抑制模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗?；蛘?，如果相同數(shù)量的轉(zhuǎn)換比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，則能夠?qū)哂懈蠓群透哳l率的模擬電壓VIN正確地進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
或者，作為選擇，可以用頻率為時(shí)鐘信號(hào)CLK的整數(shù)倍的信號(hào)作為第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3。例如，下面說(shuō)明采用的第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3的頻率是時(shí)鐘信號(hào)CLK的兩倍的情況。此外，假設(shè)這種第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3的每?jī)蓚€(gè)周期，其上升沿的定時(shí)(rise time)與時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升沿定時(shí)有一次相同(參看圖11(b))。在這種情況下，在每?jī)蓚€(gè)周期的第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3的上升沿定時(shí)中，如果使用的上升沿的定時(shí)與時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升沿的定時(shí)不同(圖11(b)中箭頭所示的定時(shí))，可以比轉(zhuǎn)換比較器1等的轉(zhuǎn)換早1/2個(gè)周期(T/2)得到設(shè)置比較器P1等的比較結(jié)果(設(shè)置比較器輸出OP1等)。同樣，在這種情況下，能夠使進(jìn)入工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器的數(shù)量減少，而使進(jìn)入休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器的數(shù)量增加，從而進(jìn)一步降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗?；蛘?，如果是相同數(shù)量的轉(zhuǎn)換比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，則能夠?qū)哂懈蠓群透哳l率的模擬電壓VIN正確地進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
(第二實(shí)施例)接下來(lái)，參考圖12-圖14介紹第二實(shí)施例的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200。本實(shí)施例2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200是3位模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，與實(shí)施例1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100類(lèi)似。但是，通過(guò)比較圖12和圖2能夠理解，其不同點(diǎn)在于比較部分210，它沒(méi)有設(shè)置比較器P1-P7。因此，說(shuō)明將集中在不同部分，并且相同的部分給予相同的編號(hào)，并且省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200也是用于以由時(shí)鐘信號(hào)CLK提供的預(yù)定的時(shí)間間隔將模擬電壓VIN轉(zhuǎn)換為3位數(shù)字輸出DOUT的電路，并具有比較部分210、數(shù)據(jù)鎖存器120、編碼器140和控制電路部分150(參看圖1)。輸入比較部分210的，除了高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL以及模擬電壓VIN以外，還有來(lái)自控制電路部分150的時(shí)鐘信號(hào)CLK。
在圖12所示的比較部分210中，通過(guò)將8個(gè)相同的分壓電阻R1-R8串聯(lián)連接在高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH和低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL之間的方式得到7個(gè)參考電壓V1-V7。并且，具有7個(gè)斬波器型比較器1-7以及比較器控制電路部分211。
比較器1-7與實(shí)施例1中的轉(zhuǎn)換比較器1-7(參看圖9)具有相同的電路結(jié)構(gòu)，并由從比較器控制電路部分211輸出的第一和第二設(shè)置信號(hào)CONT1A等設(shè)置為三種狀態(tài)中的任一種具有正常比較器功能的工作狀態(tài)、“H”輸出的休眠狀態(tài)和“L”輸出的休眠狀態(tài)。
具體的，比較器1-7分別單獨(dú)參考并一一對(duì)應(yīng)于七個(gè)參考電壓V1-V7，并且當(dāng)它們?cè)O(shè)置為工作狀態(tài)時(shí)，在輸入的時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期，將它們與模擬電壓VIN進(jìn)行比較，并更新和輸出具有“H”或“L”電平的比較器輸出OUT1-OUT7。另一方面，當(dāng)轉(zhuǎn)換比較器設(shè)置為“H”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)時(shí)，它的輸出固定為“H”。當(dāng)轉(zhuǎn)換比較器設(shè)置為“L”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)時(shí)，它的輸出固定為“L”。
并且，除了輸出和輸入到數(shù)據(jù)鎖存器120，比較器的輸出OUT1-OUT7還分支并輸入到比較器控制電路部分211。
比較器控制電路部分211對(duì)這些輸入的比較器的輸出OUT1-OUT7進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，并輸出與實(shí)施例1相同的第一設(shè)置信號(hào)CONT1A-CONT7A和第二設(shè)置信號(hào)CONT1B-CONT7B。
因?yàn)楸容^器1-7與實(shí)施例1中的轉(zhuǎn)換比較器1-7(參看圖9)具有相同的電路結(jié)構(gòu)，同樣的，在VIN提取狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWC導(dǎo)通，功耗很大，但是在比較狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWC關(guān)斷，消耗少量的功率。并且，通過(guò)使第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等為“L”，能夠強(qiáng)迫其進(jìn)入比較狀態(tài)，并通過(guò)第二設(shè)置信號(hào)CONT1B等使此時(shí)比較器的輸出OUT1-OUT7可被固定為“H”或“L”。
就此而言，用比較器1-7在上次轉(zhuǎn)換(前一個(gè)周期)中得到的比較器輸出OUT1-OUT7得到第一和第二設(shè)置信號(hào)CONT1A等。并將這些用于下次轉(zhuǎn)換中(該周期之后的一個(gè)周期)比較器1-7的狀態(tài)設(shè)置。
具體的，如圖13中的表所示，比較器1-7的設(shè)置狀態(tài)根據(jù)前一次轉(zhuǎn)換中使用的模擬電壓VIN的幅度決定。例如，當(dāng)在前一次轉(zhuǎn)換中使用的模擬電壓VIN在參考電壓V3-V4的范圍內(nèi)時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)比較器1-7的輸出(比較結(jié)果)變?yōu)閺牡图?jí)比較器開(kāi)始的(H，H，H，L，L，L，L)?，F(xiàn)在，假設(shè)輸入的模擬電壓VIN的特性為在一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓VIN能夠變化的范圍不大于可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200模數(shù)轉(zhuǎn)換的最大幅度的1/8(比較器數(shù)量加1得到的數(shù)字的倒數(shù))。在這種情況下，在下一次轉(zhuǎn)換中被比的模擬電壓VIN預(yù)期落在參考電壓范圍V2-V3、V3-V4或V4-V5中的一個(gè)范圍中。即，如果以這種模擬信號(hào)為前提，根據(jù)上次轉(zhuǎn)換的比較結(jié)果，在下一次轉(zhuǎn)換中不能預(yù)測(cè)比較結(jié)果的比較器僅為比較器3、4。按一般的表述，他們僅僅是輸出“H”的比較器中最高級(jí)的比較器和比它高一級(jí)的比較器。
因?yàn)楸容^結(jié)果不能預(yù)測(cè)的比較器是有限的，在本實(shí)施例2中，比較器3、4處于工作狀態(tài)(在圖13中表示為○)。另一方面，比它們級(jí)別低的比較器1、2處于“H”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)(在圖13中表示為△/H)，而比它們級(jí)別高的比較器5、6、7處于“L”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)(在圖13中表示為△/L)。當(dāng)以此方式進(jìn)行時(shí)，只要在下次轉(zhuǎn)換中所比較的模擬電壓VIN在滿足上述前提的參考電壓V2-V5的范圍內(nèi)，將得到與所有的7個(gè)比較器1-7都處于工作狀態(tài)時(shí)相同的比較器輸出OUT1-OUT7。因此，在此方式中，也可以進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
此外，通過(guò)這樣做，因?yàn)?個(gè)比較器中的5個(gè)比較器1、2、5-7可以處于休眠狀態(tài)，所以能夠降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200的功耗。
上述關(guān)系同樣也適用于前一次轉(zhuǎn)換時(shí)輸入的模擬電壓VIN在V1-V2、V2-V3、…、V6-V7、V7-VRH任何一個(gè)范圍內(nèi)的情況。然而，當(dāng)前一次轉(zhuǎn)換時(shí)輸入的模擬電壓VIN在V7-VRH范圍內(nèi)時(shí)，不存在更高一級(jí)的比較器。
當(dāng)前一次轉(zhuǎn)換時(shí)輸入的模擬電壓VIN低于參考電壓V1時(shí)，即，在VRL-V1范圍內(nèi)時(shí)，此時(shí)比較器1-7的輸出都為輸出“L”，即，(L，L，L，L，L，L，L)。在這種情況下，在這之后的轉(zhuǎn)換中比較的模擬電壓VIN預(yù)計(jì)在參考電壓VRL-V1或V1-V2中。由此，根據(jù)前一次轉(zhuǎn)換的比較結(jié)果，不能預(yù)測(cè)在這之后的轉(zhuǎn)換中的比較結(jié)果的比較器只有比較器1。因此，比較器1進(jìn)入工作狀態(tài)。另一方面，比比較器1更高級(jí)別的比較器2-7處于“L”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)。
此外，當(dāng)這樣做時(shí)，在下一次轉(zhuǎn)換時(shí)比較的模擬電壓VIN被限制在參考電壓VRL-V2的范圍內(nèi)，并且可以得到與全部的7個(gè)比較器1-7都處于工作狀態(tài)時(shí)相同的比較器輸出OUT1-OUT7。因此，以此方式，同樣可以進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。此外，通過(guò)以此方式工作，由于7個(gè)比較器中有6個(gè)比較器2-7采休眠狀態(tài)，所以能夠降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200的功耗。
由此，可以看到無(wú)論前一次轉(zhuǎn)換中的模擬電壓VIN的值在低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL到高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH的哪一個(gè)范圍中，都可以得到圖13中的表所示的設(shè)置狀態(tài)的關(guān)系，并且在所有的情況中，可以降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200的功耗。此外，在本實(shí)施例2中，與實(shí)施例1相比應(yīng)當(dāng)理解，不需要單獨(dú)形成設(shè)置比較器P1等，從而模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路變得更簡(jiǎn)單了。
并且，在本實(shí)施例2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200中，用于選擇比較器1-7的工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)的模擬電壓的定時(shí)可以在全部時(shí)間與前一次轉(zhuǎn)換的定時(shí)對(duì)齊。因此，總可以選擇適當(dāng)?shù)谋容^器處于工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，并且因?yàn)楸３中菝郀顟B(tài)的剩余比較器的數(shù)量可以較大，所以使模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗更低。
并且，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200中，用前一次轉(zhuǎn)換中比較器1-7的輸出OUT1等作為輸入信息信號(hào)，選擇本次轉(zhuǎn)換中要處于工作狀態(tài)或要處于休眠狀態(tài)的比較器1等。因此，不需要象實(shí)施例1中的設(shè)置比較器P1-P7這樣用來(lái)單獨(dú)產(chǎn)生輸入信息信號(hào)的電路，從而能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。
此外，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200中，根據(jù)前一次轉(zhuǎn)換中比較器1-7的輸出OUT1等，在本次轉(zhuǎn)換中比較器1-7中只有兩個(gè)或一個(gè)處于工作狀態(tài)，其它的處于休眠狀態(tài)。因此，可以大大降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗。
在本實(shí)施例2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200中，如上所述，當(dāng)輸入的模擬電壓VIN的特性為在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓VIN能夠變化的范圍不大于最大幅度的1/8(比較器數(shù)量加1得到的數(shù)字的倒數(shù))時(shí)，在所有的情況下都能正確地模數(shù)轉(zhuǎn)換。相反，當(dāng)所用的模擬電壓VIN在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期的時(shí)間段中能夠變化的范圍大于最大幅度的1/8(比較器數(shù)量加1得到的數(shù)字的倒數(shù))時(shí)，模數(shù)轉(zhuǎn)換不能正確進(jìn)行。然而，模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200也可用在以下方面。
即，如圖14所示，當(dāng)大電壓變化和小電壓變化的電壓波形交替出現(xiàn)的模擬電壓VIN輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200時(shí)，發(fā)生大電壓變化期間和其后的小電壓變化期間和過(guò)渡期間變?yōu)椴徽_輸出階段，其中相對(duì)于模擬電壓VIN，用虛線表示的數(shù)字輸出DOUT與被模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬電壓VIN的值不匹配。然而，由于隨著時(shí)間的流逝，數(shù)字輸出DOUT逐漸接近應(yīng)獲得的正確的值，最終得到將模擬電壓VIN正確地模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字輸出DOUT，之后存在一個(gè)正確輸出階段，在該階段中可以得到正確的數(shù)字輸出，直到再次出現(xiàn)大電壓變化。因此，以這種特性的模擬電壓VIN為前提，如果只使用在正確輸出階段得到的數(shù)字輸出DOUT，則本實(shí)施例2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200可用來(lái)進(jìn)行低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換，即使模擬電壓VIN出現(xiàn)這種大電壓變化。
(第一變體)接下來(lái)，參考圖15介紹改進(jìn)實(shí)施例2得到的變體1。在實(shí)施例2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200中，用斬波器型比較器(參看圖5、圖9)作為比較器1-7。相對(duì)于此，在本變體1中，只有采用差分型比較器這一點(diǎn)不同。因此，說(shuō)明將集中在不同部分，而相同的部分給予相同的編號(hào)，并且省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
如上所述，在本變體1中比較器1-7為差分型比較器。即，每個(gè)比較器1-7通過(guò)差分電路50比較模擬電壓VIN和參考電壓V1等。差分電路50由CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)構(gòu)成，在N溝道51的柵極加模擬電壓VIN，在N溝道52的柵極加參考電壓V1-V7中的一個(gè)。N溝道51的漏極通過(guò)P溝道53，N溝道52的漏極通過(guò)P溝道54分別連接到電源電位VD。P溝道53、54的柵極都連接到N溝道51的漏極。并且，N溝道51、52的源極通過(guò)N溝道56和恒流源55一起連接到地。在該差分電路50中，模擬電壓VIN和參考電壓V1等之間的差表現(xiàn)為N溝道52的漏極電壓。N溝道52的漏極通過(guò)開(kāi)關(guān)SWH連接到保持電路64。該保持電路64與反相器61、62串聯(lián)連接，在反相器61的輸入端和反相器62的輸出端之間的連接由開(kāi)關(guān)SWI開(kāi)關(guān)。此外，比較器輸出OP1-OP7從反相器61的輸出端分支的反相器63輸出。
這三個(gè)開(kāi)關(guān)SWH、SWI和SWJ都是模擬開(kāi)關(guān)，并且輸入“H”時(shí)導(dǎo)通，輸入“L”時(shí)關(guān)斷。
這里，開(kāi)關(guān)SWH由二輸入AND(與)器件57的輸出控制導(dǎo)通和關(guān)斷。時(shí)鐘信號(hào)CLK和由反相器65反相第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等得到的信號(hào)輸入到該AND器件57。由此，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“H”時(shí)，開(kāi)關(guān)SWH在時(shí)鐘信號(hào)CLK下工作。另一方面，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“L”時(shí)，與時(shí)鐘信號(hào)CLK無(wú)關(guān)，開(kāi)關(guān)SWH關(guān)斷。
并且，開(kāi)關(guān)SWI也由二輸入AND器件59的輸出控制導(dǎo)通和關(guān)斷。由反相器58反相時(shí)鐘信號(hào)CLK得到的信號(hào)和由反相器65反相第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等得到的信號(hào)輸入到該AND器件59。由此，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“L”時(shí)，開(kāi)關(guān)SWI在反相的時(shí)鐘信號(hào)CLK下工作。另一方面，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“H”時(shí)，與時(shí)鐘信號(hào)CLK無(wú)關(guān)，開(kāi)關(guān)SWI關(guān)斷。
此外，N溝道56通過(guò)由反相器65反相第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等得到的信號(hào)控制，并且，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“H”時(shí)，N溝道56導(dǎo)通，電流流過(guò)恒流源55，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“L”時(shí)，N溝道56關(guān)斷，切斷流過(guò)恒流源55的電流，不能用差分電路50進(jìn)行比較，降低了功耗。
并且，開(kāi)關(guān)SWJ由第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等控制，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“H”時(shí)開(kāi)關(guān)SWJ導(dǎo)通，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“L”時(shí)開(kāi)關(guān)SWJ關(guān)斷。
由此，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“H”時(shí)，N溝道56導(dǎo)通，差分電路50工作。此外，開(kāi)關(guān)SWH在時(shí)鐘信號(hào)CLK下導(dǎo)通和關(guān)斷，并且開(kāi)關(guān)SWI的導(dǎo)通和關(guān)斷與開(kāi)關(guān)SWH反相。另一方面，開(kāi)關(guān)SWJ關(guān)斷。由此，這其中，在時(shí)鐘信號(hào)CLK也為“H”時(shí)，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)SWH導(dǎo)通開(kāi)關(guān)SWI關(guān)斷，所以參考電壓V1等和模擬電壓VIN的比較結(jié)果作為比較器輸出OUT1等從反相器63輸出。另一方面，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為“L”的階段，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)SWH關(guān)斷開(kāi)關(guān)SWI導(dǎo)通，所以保持之前的輸出結(jié)果，并繼續(xù)由反相器63輸出。
相反，當(dāng)?shù)谝辉O(shè)置信號(hào)CONT1A等為“L”時(shí)，因?yàn)镹溝道56關(guān)斷，切斷流過(guò)恒流源55的電流，所以降低了差分電路50的功耗。并且，開(kāi)關(guān)SWH和SWI固定為關(guān)斷而開(kāi)關(guān)SWJ導(dǎo)通。因此，因?yàn)榈诙O(shè)置信號(hào)CONT1B等輸入到反相器61，如果第二設(shè)置信號(hào)CONT1B等為“H”，“H”作為比較器輸出OUT1等輸出，相反，如果第二設(shè)置信號(hào)CONT1B等為“L”，“L”作為比較器輸出OUT1等輸出。
因此，即使差分型比較器用作比較器1-7，通過(guò)使用第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等和第二設(shè)置信號(hào)CONT1B等，能夠選擇3種狀態(tài)工作狀態(tài)、“H”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)和“L”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)。
因此，即使在本變體1中以與實(shí)施例2相同的方式使用差分型比較器1-7，也能夠進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。在本變體中，即使在使用比斬波型比較器功耗通常更低的差分型比較器時(shí)，也能夠進(jìn)一步降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗。
(第三實(shí)施例)接下來(lái)，參考圖16-圖19介紹第三實(shí)施例的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路300。本實(shí)施例3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路300與沒(méi)有使用設(shè)置比較器的實(shí)施例2相同，不同點(diǎn)在于是4位模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路并使用了15個(gè)比較器1-15，以及將兩個(gè)比較器一組，如比較器2和3、4和5等，一組一組地用第一和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1A等進(jìn)行比較器的狀態(tài)設(shè)置。因此，說(shuō)明將集中在不同部分，而相同的部分給予相同的編號(hào)，并且省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路300也是用于以由時(shí)鐘信號(hào)CLK提供的預(yù)定的時(shí)間間隔將模擬電壓VIN轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出DOUT的電路，并具有比較部分310、數(shù)據(jù)鎖存器320、編碼器340和控制電路部分150(參看圖1)。輸入到比較部分210的，除了高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL以及模擬電壓VIN以外，還有來(lái)自控制電路部分150的時(shí)鐘信號(hào)CLK。
在圖16所示的比較部分310中，通過(guò)將16個(gè)相同的分壓電阻R1-R16串聯(lián)連接在高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH和低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL之間的方式得到15個(gè)參考電壓V1-V15。并且，具有15個(gè)斬波器型比較器1-15以及比較器控制電路部分311。
比較器1-15與實(shí)施例1中的轉(zhuǎn)換比較器1-7(參看圖9)和實(shí)施例2中的比較器1-7具有相同的電路結(jié)構(gòu)，并由從比較器控制電路部分311輸出的第一和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1A等設(shè)為三種狀態(tài)中的任一種具有正常比較器功能的工作狀態(tài)、“H”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)和“L”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)。
具體的，比較器1-15分別單獨(dú)參考并一一對(duì)應(yīng)于15個(gè)參考電壓V1-V15，并且當(dāng)它們?cè)O(shè)置為工作狀態(tài)時(shí)，在輸入的時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期，它們將模擬電壓VIN與參考電壓V1等進(jìn)行比較，并更新和輸出具有“H”或“L”電平的比較器輸出OUT1-OUT15。另一方面，當(dāng)比較器設(shè)置為“H”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)時(shí)，它的輸出固定為“H”。當(dāng)比較器設(shè)置為“L”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)時(shí)，它的輸出固定為“L”。
并且，除了輸入到數(shù)據(jù)鎖存器320以外，比較器輸出OUT1-OUT15還分支并輸入到比較器控制電路部分311。
在圖16中，未示出時(shí)鐘信號(hào)CLK和比較器之間的連線，但是如在實(shí)施例1(參看圖2)和實(shí)施例2(參看圖12)中一樣，時(shí)鐘信號(hào)CLK輸入到每一個(gè)比較器1-15。
比較器控制電路部分311對(duì)這些輸入的比較器輸出OUT1-OUT15進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，并輸出與實(shí)施例1、2相同的第一設(shè)置信號(hào)CONTG1A-CONTG8A和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1B-CONTG8B。但是，與實(shí)施例1、2不同的是，除了第一設(shè)置信號(hào)CONTG1A和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1B以外，這些第一和第二設(shè)置信號(hào)CONTG2A等每個(gè)設(shè)置一個(gè)包括兩個(gè)比較器的組G2-G8的狀態(tài)。例如，第一和第二設(shè)置信號(hào)CONTG8A、CONTG8B輸入到屬于組G8的兩個(gè)比較器14和15，并同時(shí)設(shè)置這兩個(gè)比較器的狀態(tài)。另一方面，第一設(shè)置信號(hào)CONTG1A和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1B輸入到比較器1，并設(shè)置比較器1的狀態(tài)。因此，組G1只包括一個(gè)比較器1。以此方式，比較器1-15分為八組G1-G8，每組包括一個(gè)或兩個(gè)比較器。
現(xiàn)在，因?yàn)楸容^器1-15與實(shí)施例1中的轉(zhuǎn)換比較器1-7(參看圖9)具有相同的電路結(jié)構(gòu)，以相同的方式，在VIN提取狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWC導(dǎo)通，功耗很大，但是在比較狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWC關(guān)斷，消耗少量的功率。并且，通過(guò)使第一設(shè)置信號(hào)CONTG1A等為“L”，能夠迫使比較器1等進(jìn)入作為比較狀態(tài)的休眠狀態(tài)，并通過(guò)第二設(shè)置信號(hào)CONTG1B等使此時(shí)比較器輸出OUT1-OUT15固定為“H”或“L”。
就此而言，用比較器1-15在上次轉(zhuǎn)換(前一個(gè)周期)中得到的比較器輸出OUT1-OUT15得到第一和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1A等。并將這些用于下次(該周期之后的一個(gè)周期)轉(zhuǎn)換中比較器1-15的狀態(tài)設(shè)置。
具體的，如圖17和圖18中的表所示，比較器1-15的設(shè)置狀態(tài)根據(jù)前一次轉(zhuǎn)換中模擬電壓VIN的幅度決定。例如，當(dāng)在前一次轉(zhuǎn)換中模擬電壓在參考電壓V6-V7范圍內(nèi)時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)比較器1-15的輸出(比較結(jié)果)成為從低級(jí)比較器開(kāi)始的(H，H，H，H，H，H，L，L，L，L，L，L，L，L，L)，即，用輸出編碼表示的‘6’(參看圖17)。
現(xiàn)在，假設(shè)輸入的模擬電壓VIN的特性為在一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓VIN能夠變化的范圍不大于可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路300轉(zhuǎn)換的最大幅度的1/8(組數(shù)的倒數(shù))。在這種情況下，在下一次轉(zhuǎn)換中比較的模擬電壓VIN在參考電壓范圍V4-V5、V5-V6、V6-V7、V7-V8或V8-V9之一中(可能的輸出編碼為‘4’-‘8’)。即，如果以這種模擬信號(hào)為前提，不能根據(jù)一周期前的比較結(jié)果預(yù)測(cè)一個(gè)周期之后的比較結(jié)果的比較器僅為比較器5、6、7、8。
因?yàn)橐赃@種方式限制了比較結(jié)果不能預(yù)測(cè)的比較器，在本實(shí)施例3中，在一個(gè)周期前輸出“H”的比較器1-6中最高級(jí)別的比較器6所屬的組G4，以及比該組G4高一級(jí)和低一級(jí)的組G3、G5，進(jìn)入工作狀態(tài)(在圖18和圖19中表示為○)。另一方面，比組G3-G5級(jí)別低的組G1、G2的比較器1、2、3進(jìn)入“H”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)(在圖18、圖19中表示為△/H)，而比它們級(jí)別高的組G6、G7、G8的比較器10、11、12、13、14、15進(jìn)入“L”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)(在圖18、圖19中表示為△/L)。當(dāng)以此方式進(jìn)行時(shí)，只要在下次轉(zhuǎn)換中要比較的模擬電壓VIN在滿足上述前提的參考電壓V4-V9的范圍內(nèi)，將得到與所有的15個(gè)比較器1-15都處于工作狀態(tài)時(shí)相同的比較器輸出OUT1-OUT15。因此，在此方式中，可以進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
此外，通過(guò)這樣做，因?yàn)?5個(gè)比較器中9個(gè)比較器1-3、10-15可以處于休眠狀態(tài)，所以能夠降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路300的功耗。
上述關(guān)系同樣也適用于前一次轉(zhuǎn)換時(shí)輸入的模擬電壓VIN在V1-V2、V2-V3、…、V14-V15、V15-VRH任一范圍內(nèi)的情況。然而，也有不存在更高一級(jí)或更低一級(jí)的組的時(shí)候。
當(dāng)前一次轉(zhuǎn)換時(shí)輸入的模擬電壓VIN低于參考電壓V1時(shí)，即，在VRL-V1范圍內(nèi)時(shí)，此時(shí)比較器1-15的輸出都變?yōu)檩敵觥癓”，即，(L，L，L，L，L，L，L，L，L，L，L，L，L，L，L)。在這種情況下，在下一次轉(zhuǎn)換中比較的模擬電壓VIN預(yù)計(jì)在參考電壓范圍VRL-V1、V1-V2或V2-V3之一中。因此，通過(guò)與一個(gè)周期前的比較結(jié)果相比較，不能預(yù)測(cè)比較結(jié)果的只有比較器1、2。因此，比較器1、2所屬組G1、G2以及屬于這些組的比較器1、2、3的進(jìn)入工作狀態(tài)。另一方面，比這些組更高級(jí)別的組G3-G8以及屬于這些組的比較器4-15進(jìn)入休眠和“L”輸出狀態(tài)。
當(dāng)這樣做時(shí)，只要在下一次轉(zhuǎn)換時(shí)比較的模擬電壓VIN在參考電壓VRL-V3的范圍內(nèi)，就如同全部的15個(gè)比較器1-15都處于工作狀態(tài)時(shí)一樣，可以進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。此外，通過(guò)以此方式工作，由于15個(gè)比較器中比較器4-15可進(jìn)入休眠狀態(tài)，所以能夠降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路300的功耗。
由此，可以看到，無(wú)論前一次轉(zhuǎn)換使用的模擬電壓VIN的值在低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL到高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH的哪一個(gè)范圍中，都可以得到圖18和圖19中的表所示的設(shè)置狀態(tài)的關(guān)系，并且在所有的情況中，可以降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路300的功耗。
此外，在本實(shí)施例3中，與實(shí)施例2相比應(yīng)當(dāng)理解，因?yàn)橹粚?duì)組G1-G8中的每一個(gè)進(jìn)行比較器的狀態(tài)設(shè)置，所以與為每一個(gè)比較器進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置相比，更簡(jiǎn)單的比較器控制電路部分311就足夠了。
因此，對(duì)于實(shí)施例3中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路300，比較器1-15按組(分組)G1-G8或者進(jìn)入工作狀態(tài)，或者進(jìn)入休眠狀態(tài)。由此，用于使比較器1等進(jìn)入工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)的比較器控制電路部分311的結(jié)構(gòu)變得更為簡(jiǎn)單。
并且，在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路300中，在前一次轉(zhuǎn)換中得到的比較器1-15的輸出OUT1等用來(lái)選擇用于本次轉(zhuǎn)換的比較器1等。此外，比較器1等分為n＝8組(分組)G1-G8，并且只有屬于三個(gè)或兩個(gè)組(分組)的比較器在本次轉(zhuǎn)換中進(jìn)入工作狀態(tài)，而屬于其它組(分組)的比較器處于休眠狀態(tài)。因此，大大降低了模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路300的功耗。
(第二變體)在上述實(shí)施例3中，用斬波器型比較器(參看圖9)作為比較器1-15，但是可以如同上述變體1一樣，可以采用差分型比較器(參看圖10)來(lái)代替斬波器型比較器。當(dāng)這樣做時(shí)，即使在使用通常比斬波型比較器功耗更低的差分型比較器時(shí)，也能夠進(jìn)一步降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗。
(第四實(shí)施例)接下來(lái)，參考圖20-圖21介紹第四實(shí)施例的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路400。本實(shí)施例4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路400如實(shí)施例1那樣的7個(gè)設(shè)置比較器，但是不同點(diǎn)在于它是4位模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路并用了15個(gè)轉(zhuǎn)換比較器。并且，雖然不同于實(shí)施例3，仍使用了設(shè)置比較器，但是與實(shí)施例3相同，就象在轉(zhuǎn)換比較器2和3、4和5等中一樣，兩個(gè)或一個(gè)轉(zhuǎn)換比較器作為一組，用第一和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1A等進(jìn)行轉(zhuǎn)換比較器1-15的狀態(tài)設(shè)置。因此，說(shuō)明將集中在與實(shí)施例1和3不同的部分，并且相同的部分給予相同的編號(hào)，并且省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路400也是用于將模擬電壓VIN以由時(shí)鐘信號(hào)CLK提供的預(yù)定的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出DOUT的電路，并具有比較部分410、數(shù)據(jù)鎖存器320、編碼器340和控制電路部分150(參看圖1)。輸入比較部分410的，除了高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL以及模擬電壓VIN以外，還有來(lái)自控制電路部分150的時(shí)鐘信號(hào)CLK。
在圖20所示的比較部分410中，通過(guò)將16個(gè)相同的分壓電阻R1-R16串聯(lián)連接在高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH和低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL之間的方式得到15個(gè)參考電壓V1-V15。并且，具有15個(gè)斬波器型比較器1-15，由7個(gè)差分型設(shè)置比較器P2-P14構(gòu)成的輸入信息產(chǎn)生電路部分412，以及比較器控制電路部分411。
其中，構(gòu)成輸入信息產(chǎn)生電路部分412的設(shè)置比較器P2、P4…P14具有與實(shí)施例1(參看圖10)中的設(shè)置比較器P1-P7相同的電路結(jié)構(gòu)，并且在15個(gè)參考電壓V1-V15中分別參考間隔的參考電壓V2、V4…V14。這些設(shè)置比較器P2等在輸入的時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期進(jìn)行與模擬電壓VIN的比較，并更新和輸出具有“H”或“L”電平的設(shè)置比較器輸出OP2、OP4…OP14。
比較器控制電路部分411對(duì)這些輸入的設(shè)置比較器輸出OP2-OP14進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，并輸出第一設(shè)置信號(hào)CONTG1A-CONTG8A和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1B-CONTG8B。第一和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1A等用作下一次轉(zhuǎn)換中，即，在時(shí)鐘信號(hào)CLK的下一個(gè)周期中轉(zhuǎn)換比較器1-15的狀態(tài)設(shè)置。
轉(zhuǎn)換比較器1-15與實(shí)施例1中的轉(zhuǎn)換比較器1-7(參看圖9)具有相同的電路結(jié)構(gòu)，并由從比較器控制電路部分411輸出的第一和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1A等設(shè)置為三種狀態(tài)中的任一種具有正常比較器功能的工作狀態(tài)、“H”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)和“L”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)。
在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路400中，根據(jù)模擬電壓VIN的幅度屬于由高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL和七個(gè)參考電壓V2、V4…V14所劃分的范圍中的哪一個(gè)，設(shè)置比較器P2等的輸出OP2等變?yōu)椤癏”或“L”。因此，模擬電壓VIN和設(shè)置比較器P2-P14的設(shè)置比較器輸出OP2-OP14表現(xiàn)為圖21所示的表左半部分的關(guān)系。這些設(shè)置比較器輸出OP2等輸入到比較器控制電路部分411。
比較器控制電路部分411對(duì)這些輸入的設(shè)置比較器輸出OP2-OP14進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，并輸出與實(shí)施例3中相類(lèi)似的第一設(shè)置信號(hào)CONTG1A-CONTG8A和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1B-CONTG8B。如實(shí)施例3一樣，轉(zhuǎn)換比較器1-15分為8組G1-G8。組G1只包括比較器1，而其它組G2-G8都包括兩個(gè)轉(zhuǎn)換比較器。因此，通過(guò)第一和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1A等，一次設(shè)置15個(gè)轉(zhuǎn)換比較器1-15中包括在每個(gè)組中的一個(gè)或兩個(gè)的狀態(tài)。轉(zhuǎn)換比較器1-15和設(shè)置比較器P2等具有如下關(guān)系。即，除最低級(jí)別的組G1以外，在組G2-G8中，設(shè)置比較器P2等也參考屬于每一個(gè)組G2等的轉(zhuǎn)換比較器中最低級(jí)別的轉(zhuǎn)換比較器(在組中的最低級(jí)別的第一比較器)2、4、…、14所參考的參考電壓(分組參考電壓)V2、V4、…、V14。以此方式，在7個(gè)設(shè)置比較器P2等和8個(gè)組G1，G2等之間形成對(duì)應(yīng)關(guān)系。
現(xiàn)在，與實(shí)施例1中的轉(zhuǎn)換比較器1-7類(lèi)似，轉(zhuǎn)換比較器1-15在開(kāi)關(guān)SWC導(dǎo)通的VIN提取狀態(tài)中功耗很大，但是在比較狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWC關(guān)斷，消耗少量的功率。并且，通過(guò)使第一設(shè)置信號(hào)CONTG1A等為“L”，能夠強(qiáng)迫使比較器1等進(jìn)入作為比較狀態(tài)的休眠狀態(tài)，另外，通過(guò)第二設(shè)置信號(hào)CONTG1B等，能使此時(shí)的比較器輸出OUT1-OUT15固定為“H”或“L”。
就此而言，用設(shè)置比較器P2等在預(yù)定時(shí)間之前(例如，一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期之前)得到的設(shè)置比較器輸出OP2-OP14得到第一和第二設(shè)置信號(hào)CONTG1A等。并將這些用于一個(gè)周期之后轉(zhuǎn)換比較器1-15的狀態(tài)設(shè)置。以此方式，對(duì)每個(gè)組G1-G8，根據(jù)預(yù)定時(shí)間之前輸入并由設(shè)置比較器P2等比較的模擬電壓VIN的幅度來(lái)決定比較器1-15的設(shè)置狀態(tài)。
例如，假設(shè)輸入的模擬電壓VIN的特性為在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓VIN能夠變化的范圍不大于可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路400轉(zhuǎn)換的最大幅度的1/8(組數(shù)的倒數(shù))。在這種情況下，可以進(jìn)行如圖21中的表所示的設(shè)置。
例如，當(dāng)在一個(gè)周期之前輸入的模擬電壓VIN在參考電壓V6-V8的范圍內(nèi)時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)設(shè)置比較器P2等的輸出(比較結(jié)果)OP2等變?yōu)閺牡图?jí)比較器開(kāi)始的(H，H，H，L，L，L，L)，如圖21中的表的左側(cè)所示。現(xiàn)在，因?yàn)槟M電壓VIN具有上述特性，在由轉(zhuǎn)換比較器1等比較模擬電壓VIN的時(shí)間點(diǎn)，預(yù)計(jì)可得到的該模擬信號(hào)的值將限制在參考電壓V4-V10的范圍內(nèi)。即，轉(zhuǎn)換比較器4-9的比較結(jié)果不能預(yù)測(cè)。
因?yàn)楸容^結(jié)果不能預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)換比較器象這樣是有限的，所以操作如下。即，對(duì)于與輸出“H”的設(shè)置比較器P2等中的最高級(jí)別的比較器P6參考同一個(gè)參考電壓的轉(zhuǎn)換比較器6所屬的指定的組G4(指定的分組)，以及比組G4高一級(jí)和低一級(jí)的組G3、G5，屬于它們的轉(zhuǎn)換比較器4-11都進(jìn)入工作狀態(tài)(在圖21中表示為○)。這樣，因?yàn)樗鼈兊谋容^結(jié)果不能預(yù)測(cè)，所以它們?cè)诠ぷ鳡顟B(tài)中進(jìn)行比較。另一方面，對(duì)于剩余的組G1、G2、G6、G7，屬于它們的轉(zhuǎn)換比較器1-3、10-15的比較結(jié)果可以預(yù)先預(yù)測(cè)。因此，對(duì)于屬于低級(jí)別組G1、G2的比較器1-3，它們進(jìn)入“H”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)(在圖21中表示為△/H)，而對(duì)于屬于高級(jí)別組G6、G7、G8的比較器10-15，它們進(jìn)入“L”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)(在圖21中表示為△/L)。
當(dāng)以此方式進(jìn)行時(shí)，只要在下一個(gè)周期中所比較的模擬電壓VIN在預(yù)期參考電壓范圍V4-V10內(nèi)，將得到與所有的15個(gè)比較器1-15都處于工作狀態(tài)時(shí)相同的比較器輸出OUT1-OUT15。因此，在此方式中，可以進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
此外，通過(guò)這樣做，因?yàn)?5個(gè)轉(zhuǎn)換比較器1-5中的9個(gè)比較器1-3、10-15可以處于休眠狀態(tài)，所以能夠降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路400的功耗。
上述關(guān)系同樣也適用于在預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓VIN無(wú)論在V2-V4、…、V14-VRH中哪個(gè)范圍內(nèi)的情況。然而，也有不存在比指定組更高一級(jí)或更低一級(jí)的組的時(shí)候。
當(dāng)在預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓VIN低于參考電壓V2時(shí)，即，在VRL-V2范圍內(nèi)時(shí)，此時(shí)設(shè)置比較器P2等的輸出都變?yōu)檩敵觥癓”，即，(L，L，L，L，L，L，L)。在這種情況下，在隨后由轉(zhuǎn)換比較器進(jìn)行比較的時(shí)間點(diǎn)處模擬電壓VIN預(yù)計(jì)在參考電壓范圍VRL-V4中。因此，對(duì)于比較器1-3，不能預(yù)測(cè)比較結(jié)果。因此，這些比較器所屬的組G1、G2進(jìn)入工作狀態(tài)，對(duì)模擬電壓進(jìn)行實(shí)際比較。另一方面，比這些組更高級(jí)別的組以及屬于這些組的比較器4-15進(jìn)入“L”輸出狀態(tài)的休眠狀態(tài)。
當(dāng)這樣做時(shí)，只要所比較的模擬電壓VIN在預(yù)計(jì)的參考電壓范圍VRL-V4內(nèi)，就如同全部的15個(gè)比較器1-15都處于工作狀態(tài)時(shí)一樣，可以進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。此外，通過(guò)以此方式工作，由于15個(gè)比較器中12個(gè)比較器4-15處于休眠狀態(tài)，所以能夠降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路400的功耗。
由此，可以看到無(wú)論當(dāng)設(shè)置比較器P2等(在預(yù)定時(shí)間之前)比較時(shí)模擬電壓VIN的值在低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL到高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH之間的哪一個(gè)范圍中，都可以得到圖21中的表所示的設(shè)置狀態(tài)的關(guān)系，并且在所有的情況中，都可以降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路400的功耗。
此外，在本實(shí)施例4中，與實(shí)施例1相比可以知道，因?yàn)閷?duì)組G1-G8中的每一個(gè)進(jìn)行比較器的狀態(tài)設(shè)置，所以與對(duì)每一個(gè)比較器進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置相比，更簡(jiǎn)單的比較器控制電路部分311就足夠了。此外，因?yàn)榕c所用的設(shè)置比較器的數(shù)量(7)與轉(zhuǎn)換比較器的數(shù)量相同的實(shí)施例1不同，所用設(shè)置比較器的數(shù)量小于轉(zhuǎn)換比較器的數(shù)量，所以比較部分410的結(jié)構(gòu)也變得簡(jiǎn)單了。
這樣，實(shí)施例4中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路400具有分為n＝8組(分組)的m＝15個(gè)轉(zhuǎn)換比較器和7個(gè)設(shè)置比較器P2等。并且設(shè)置比較器P2等與組中的最低級(jí)別的轉(zhuǎn)換比較器2、4、…、14參考相同的參考電壓V2、V4、…、V14。由此，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置比較器P2等與組G1等的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，能夠根據(jù)設(shè)置比較器P2等的比較結(jié)果容易地和適當(dāng)?shù)匕唇M選擇要進(jìn)入工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器。并且，因?yàn)榘唇M選擇轉(zhuǎn)換比較器1等的狀態(tài)，比較器控制電路部分411的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單了。
并且，只有屬于某些組，具體地說(shuō)三個(gè)或兩個(gè)組，的轉(zhuǎn)換比較器，在本次轉(zhuǎn)換中處于工作狀態(tài)，而屬于其它組的轉(zhuǎn)換比較器處于休眠狀態(tài)。因此，可以大大降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路400的功耗。
在本實(shí)施例4中，類(lèi)似于實(shí)施例1的說(shuō)明，設(shè)置比較器P2等(輸入信息產(chǎn)生電路部分412)或者可以由不同于時(shí)鐘信號(hào)CLK的第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3驅(qū)動(dòng)。作為第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3，例如可以是與時(shí)鐘信號(hào)CLK頻率相同但具有反相的波形或移位1/4周期的波形(參考圖11)的信號(hào)等。
(第五實(shí)施例)接下來(lái)，參考圖22-圖27介紹第五實(shí)施例的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500。在上述實(shí)施例1中，轉(zhuǎn)換比較器設(shè)置為具有正常比較器功能的工作狀態(tài)或具有低功耗但不能進(jìn)行比較操作的休眠狀態(tài)。相對(duì)于此，實(shí)施例5的不同點(diǎn)在于轉(zhuǎn)換比較器設(shè)置為具有正常比較器功能的工作狀態(tài)或具有低功耗并且還能進(jìn)行比較操作的低功耗工作狀態(tài)。因此，說(shuō)明將集中在不同部分，并且相同的部分給予相同的編號(hào)，并且省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500也是用于將模擬電壓VIN以由時(shí)鐘信號(hào)CLK提供的預(yù)定的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出DOUT的電路，并具有比較部分510、數(shù)據(jù)鎖存器120、編碼器140和控制電路部分150(參看圖1)。輸入比較部分510的，除了高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL以及模擬電壓VIN以外，還輸入來(lái)自控制電路部分150的時(shí)鐘信號(hào)CLK。
圖22所示的比較部分510類(lèi)似于實(shí)施例1中的轉(zhuǎn)換比較器110具有用電阻R1-R8分割高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH和低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL之間的差得到的7個(gè)參考電壓V1-V7。并且，類(lèi)似于實(shí)施例1，具有由七個(gè)差分型比較器P1-P7組成的輸入信息產(chǎn)生電路部分112。并且該比較部分510具有比較器控制電路部分511和由來(lái)自比較器控制電路部分511的設(shè)置信號(hào)CONT71-77控制的轉(zhuǎn)換比較器71-77。
與實(shí)施例1一樣，構(gòu)成輸入信息產(chǎn)生電路部分112的設(shè)置比較器P1-P7在時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期分別用參考電壓V1-V7與模擬電壓VIN進(jìn)行比較，并輸出設(shè)置比較器輸出OP1-OP7。比較器控制電路部分511對(duì)輸入的設(shè)置比較器輸出OP1-OP7進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，輸出設(shè)置信號(hào)CONT71-CONT77。這些設(shè)置信號(hào)CONT71等用于轉(zhuǎn)換比較器71-77在下一次轉(zhuǎn)換，即，在時(shí)鐘信號(hào)CLK的下一個(gè)周期中的狀態(tài)設(shè)置。
因?yàn)檗D(zhuǎn)換比較器71-77具有隨后討論的結(jié)構(gòu)，它們被這些設(shè)置信號(hào)CONT71等設(shè)置為兩種狀態(tài)按正常比較器方式進(jìn)行比較操作的正常工作狀態(tài)以及能夠進(jìn)行比較操作同時(shí)比正常工作狀態(tài)的功耗低的低功耗工作狀態(tài)。
具體的，轉(zhuǎn)換比較器71-77分別單獨(dú)參考并一一對(duì)應(yīng)于七個(gè)參考電壓V1-V7，并且不論它們?cè)O(shè)置為工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)，在輸入時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期，它們分別將模擬電壓與參考電壓V1等進(jìn)行比較，并更新和輸出具有“H”或“L”電平的轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7。
設(shè)置比較器P1-P7的電路結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中的相同(參看圖10)。相應(yīng)地，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500中，根據(jù)模擬電壓VIN的幅度，設(shè)置比較器P1-P7的輸出OP1-OP7變?yōu)椤癏”或“L”。具體的，模擬電壓VIN和設(shè)置比較器P1-P7的轉(zhuǎn)換比較器輸出OP1-OP7具有圖24中的表的左半部分所示的關(guān)系。
接下來(lái)，參考圖25介紹轉(zhuǎn)換比較器71-77的電路結(jié)構(gòu)和操作。轉(zhuǎn)換比較器71-77都為相同結(jié)構(gòu)的斬波器型比較器。因此，在實(shí)施例1中所說(shuō)明的斬波器型比較器的主要部分的結(jié)構(gòu)和操作也適用于實(shí)施例5。但是，在實(shí)施例5中的轉(zhuǎn)換比較器71等中，在圖5所示的轉(zhuǎn)換比較器的主要部分的結(jié)構(gòu)中，反相器INVA的結(jié)構(gòu)與圖7中所示的反相器INV的結(jié)構(gòu)有微小的不同。
在圖25中示出了用在本實(shí)施例5的轉(zhuǎn)換比較器71等中的反相器INVA的結(jié)構(gòu)。與圖7中所示的反相器INV相比較容易了解，在本實(shí)施例5中所用的反相器INVA中并聯(lián)形成基本反相器部分INV0和反相器部分INV1。
其中，基本反相器部分INV0具有已知的CMOS反相器電路結(jié)構(gòu)，其中P溝道MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管121和N溝道MOS晶體管122串聯(lián)連接(參看圖5)，其輸入端IN通過(guò)節(jié)點(diǎn)N2連接到電容器C1，并且比較器輸出OUT1-OUT7從其輸出端輸出。
另一方面，反相器部分INV1也具有已知的CMOS反相器電路結(jié)構(gòu)，其中P溝道MOS晶體管123和N溝道MOS晶體管124串聯(lián)連接，但是晶體管123、124的柵極通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)SWL連接到輸入端IN。并且，晶體管123的漏極和晶體管124的漏極通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)SWM連接到比較器輸出OUT1-OUT7。開(kāi)關(guān)SWL由設(shè)置信號(hào)CONT71等開(kāi)關(guān)，具體的，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平時(shí)，將晶體管123、124的柵極連接到輸入端IN。相反，當(dāng)為低電平時(shí)，將晶體管123、124的柵極連接到地。而且，開(kāi)關(guān)SWM也由設(shè)置信號(hào)CONT71等開(kāi)關(guān)，具體的，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平時(shí)導(dǎo)通。
因?yàn)楸緦?shí)施例5的反相器INVA具有這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為低電平時(shí)，從節(jié)點(diǎn)N2或電容器C1(參看圖5)看過(guò)去，就好像只有基本反相器部分INV0存在一樣。另一方面，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平時(shí)，從節(jié)點(diǎn)N2或電容器C1(參看圖5)看過(guò)去，就好像基本反相器部分INV0和反相器部分INV1并聯(lián)連接一樣。
因此，當(dāng)使用該反向器INVA時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)換比較器71等使比較器進(jìn)入VIN提取狀態(tài)并通過(guò)設(shè)置信號(hào)CONT71等使反向器INVA出現(xiàn)本征電壓(例如VD/2)時(shí)，能夠?qū)⒘鬟^(guò)反相器INVA的直通電流控制為兩級(jí)大電流和小電流。即，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為低電平時(shí)，如果轉(zhuǎn)換比較器71等進(jìn)入VIN提取狀態(tài)，即，如果反相器INVA的輸入和輸出短路，則直通電流只流過(guò)基本反相器部分INV0(晶體管121、122)。另一方面，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平時(shí)，如果轉(zhuǎn)換比較器71等進(jìn)入VIN提取狀態(tài)，則直通電流不僅流過(guò)基本反相器部分INV0還流過(guò)反相器部分INV1(晶體管123、124)。因此，如果將設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平視為正常狀態(tài)，與此相比，在低電平的情況下直通電流較小，從而可使其處于低功耗狀態(tài)，其中轉(zhuǎn)換比較器71等的功耗降低。
現(xiàn)在，一般而言，在使用斬波型比較器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，如果選擇構(gòu)成反相器的P溝道和N溝道晶體管的特性，以使在VIN提取狀態(tài)期間流過(guò)反相器的直通電流較小，則在比較狀態(tài)期間從高電平到低電平或從低電平到高電平的轉(zhuǎn)換要花費(fèi)更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。即，在比較器中比較操作的速度要降低，并由此使模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的轉(zhuǎn)換時(shí)間延長(zhǎng)。然而，通常，模擬電壓VIN和參考電壓之間的電壓差越大，比較器的比較操作的速度越快。因此，即使在比較器中采用小直通電流的反相器，如果在模擬電壓VIN和參考電壓之間的電壓差大，則可以獲得足夠的比較操作速度和正確的比較結(jié)果。
在本實(shí)施例5中，對(duì)于轉(zhuǎn)換比較器71等，設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平的情況稱作正常工作狀態(tài)。在該正常工作狀態(tài)中，即使在模擬電壓VIN和參考電壓之間的電壓差小，也可以獲得足夠的比較操作速度。當(dāng)所有的轉(zhuǎn)換比較器71-77都處于該正常工作狀態(tài)時(shí)，對(duì)于所有的轉(zhuǎn)換比較器71等，無(wú)論模擬電壓VIN和參考電壓之間的電壓差多大，因?yàn)楂@得了足夠的比較操作速度，所以能夠進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。然而，因?yàn)榱鬟^(guò)各轉(zhuǎn)換比較器71等的反相器INVA的直通電流較大，所以模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500的功耗較大。
另一方面，對(duì)于轉(zhuǎn)換比較器71等，設(shè)置信號(hào)CONT71等為低電平的情況稱作低功耗工作狀態(tài)。在該低功耗工作狀態(tài)中，直通電流較小，功耗也變小。然而，當(dāng)模擬電壓VIN和參考電壓之間的電壓差很小時(shí)，不能得到足夠的比較操作速度。因此，當(dāng)所有的轉(zhuǎn)換比較器71-77都處于該低功耗工作狀態(tài)時(shí)，因?yàn)樵谀承┺D(zhuǎn)換比較器中沒(méi)有得到足夠的比較操作速度，存在不能正確進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的情況。即，需要適當(dāng)?shù)剡x擇要進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器71等。當(dāng)轉(zhuǎn)換比較器71等臨時(shí)處于如實(shí)施例1等所示的休眠狀態(tài)時(shí)，因?yàn)殡娙萜鰿1(節(jié)點(diǎn)N2)的另一端的電位變得不確定，所以有時(shí)要花費(fèi)時(shí)間從休眠狀態(tài)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)。對(duì)于此，在本實(shí)施例5中，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)N2的電位沒(méi)有變?yōu)椴淮_定，所以從低功耗工作狀態(tài)變?yōu)檎９ぷ鳡顟B(tài)所花費(fèi)的時(shí)間較短。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500可以有利地用更快的時(shí)鐘頻率驅(qū)動(dòng)。
現(xiàn)在，如在實(shí)施例1中所說(shuō)明的，通常，輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的模擬電壓VIN的幅度小于可由該電路模數(shù)轉(zhuǎn)換的最大幅度并且頻率也足足低于時(shí)鐘信號(hào)。即，相對(duì)于在由特定時(shí)鐘信號(hào)設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)輸入的模擬電壓，模擬電壓到下一個(gè)周期的時(shí)鐘信號(hào)設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)為止能發(fā)生的變化量是有限的。因此，如果在由特定時(shí)鐘信號(hào)確定的時(shí)間點(diǎn)輸入的模擬電壓已知，則由之能夠以一定的寬度預(yù)測(cè)由下一個(gè)周期的時(shí)鐘信號(hào)確定的時(shí)間點(diǎn)將輸入的模擬電壓。
就此而言，在實(shí)施例5中，在轉(zhuǎn)換比較器71-77中，根據(jù)預(yù)測(cè)的模擬電壓，模擬電壓和參考電壓之間的電壓差預(yù)計(jì)較小的轉(zhuǎn)換比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)。另一方面，剩余的轉(zhuǎn)換比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
在實(shí)施例5中，與實(shí)施例1中相同，假設(shè)輸入的模擬電壓VIN的特性為在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓VIN能夠變化的范圍不大于可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500轉(zhuǎn)換的最大幅度的1/8(比較器數(shù)量加1得到的數(shù)字的倒數(shù))。
并且，假設(shè)當(dāng)模擬電壓和參考電壓之間的電壓差等于或大于最大幅度的1/8時(shí)，轉(zhuǎn)換比較器71等即使處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作。
在這些假定下，在實(shí)施例5的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500中，在比較器控制電路部分511中，對(duì)設(shè)置比較器輸出OP1-OP7進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，并由此產(chǎn)生設(shè)置信號(hào)CONT71等，從而如圖24的表的右半部分所示設(shè)置下一次轉(zhuǎn)換中轉(zhuǎn)換比較器71-77的狀態(tài)。在圖24中，工作狀態(tài)由○表示，低功耗工作狀態(tài)由△表示。
現(xiàn)在說(shuō)明該表的具體設(shè)置內(nèi)容。
首先，當(dāng)表明存在已確定在時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期之前輸入的模擬電壓VIN大于它們自己參考的參考電壓V1-V7的設(shè)置比較器的設(shè)置比較器輸出OP1-OP7輸入到比較器控制電路部分511時(shí)，具體的，當(dāng)在設(shè)置比較器輸出OP1-OP7中存在“H”時(shí)，執(zhí)行以下操作。[1]與作出“H”決定的設(shè)置比較器中最高一級(jí)的設(shè)置比較器(換句話說(shuō)，其參考電壓的電位最高的設(shè)置比較器)參考相同的參考電壓(即，公共參考電壓)的特定轉(zhuǎn)換比較器、比該特定轉(zhuǎn)換比較器高一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器、比該特定轉(zhuǎn)換比較器高兩級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器以及比該特定轉(zhuǎn)換比較器低一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)。[2]其它的轉(zhuǎn)換比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
下面具體說(shuō)明。當(dāng)在設(shè)置比較器輸出OP1-OP7中存在高電平“H”輸出時(shí)，即，當(dāng)確定模擬電壓VIN大于參考電壓V1時(shí)，操作如下。例如，考慮因?yàn)檩斎氲哪M電壓VIN為V4-V5范圍內(nèi)的電壓而使設(shè)置比較器輸出OP1-OP7為(H，H，H，H，L，L，L)的情況。[1]與設(shè)置比較器P1-P4中最高一級(jí)的設(shè)置比較器參考相同的參考電壓V4(公共參考電壓V4)的特定轉(zhuǎn)換比較器74、比該轉(zhuǎn)換比較器74高一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器75、比該轉(zhuǎn)換比較器74高兩級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器76以及比該轉(zhuǎn)換比較器74低一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器73進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
如上所述，輸入的模擬電壓VIN的特性假設(shè)為這樣在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓VIN能夠變化的范圍不大于可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500轉(zhuǎn)換的最大幅度的1/8。因此，在下一次轉(zhuǎn)換中要由轉(zhuǎn)換比較器比較的模擬電壓VIN預(yù)計(jì)在參考電壓范圍V3-V4、V4-V5或V5-V6之一中。另一方面，假設(shè)當(dāng)模擬電壓和參考電壓之間的電壓差等于或大于最大幅度的1/8時(shí)，轉(zhuǎn)換比較器71等即使處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作?？紤]這一點(diǎn)，可以看到無(wú)論模擬電壓VIN位于預(yù)計(jì)范圍(V3-V6)中的哪一個(gè)，參考電壓為V1、V2和V7的轉(zhuǎn)換比較器71、72、77即使處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作。相反，對(duì)于轉(zhuǎn)換比較器73-76，如果它們不處于正常工作狀態(tài)，則存在不能正確進(jìn)行比較操作的可能性。推而廣之，根據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期前由設(shè)置比較器P1等得到的比較結(jié)果(設(shè)置比較器輸出OP1等)，必須使與輸出“H”的設(shè)置比較器中最高一級(jí)設(shè)置比較器參考相同的參考電壓的特定轉(zhuǎn)換比較器、比其高一級(jí)和兩級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器以及比該特定轉(zhuǎn)換比較器低一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器處于進(jìn)入工作狀態(tài)。
另一方面，其它的轉(zhuǎn)換比較器71、72、77進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
上述關(guān)系同樣適用于一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK周期之前輸入的模擬電壓VIN在V1-V2、V2-V3、…、V6-V7、V7-VRH無(wú)論哪一個(gè)范圍內(nèi)的情況。然而，當(dāng)一個(gè)周期之前輸入的模擬電壓VIN在V6-V7范圍內(nèi)時(shí)，因?yàn)闆](méi)有高兩級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器，所以只有三個(gè)轉(zhuǎn)換比較器75、76、77進(jìn)入正常工作狀態(tài)。并且，當(dāng)模擬電壓VIN在V7-VRH范圍內(nèi)時(shí)，因?yàn)椴淮嬖诟咭患?jí)和兩級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器，所以只有兩個(gè)轉(zhuǎn)換比較器76、77進(jìn)入正常工作狀態(tài)。此外，當(dāng)模擬電壓VIN在V1-V2范圍內(nèi)時(shí)，因?yàn)椴淮嬖诘鸵患?jí)的轉(zhuǎn)換比較器，所以只有三個(gè)轉(zhuǎn)換比較器71、72、73進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
另一方面，當(dāng)表明不存在已判定在一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK周期之前輸入的模擬電壓VIN大于參考電壓的設(shè)置比較器的設(shè)置比較器輸出OP1-OP7輸入到比較器控制電路部分511時(shí)，具體的，當(dāng)設(shè)置比較器輸出OP1-OP7都為“L”時(shí)，操作如下。[3]最低一級(jí)和比它高一級(jí)(倒數(shù)第二個(gè))的轉(zhuǎn)換比較器71、72進(jìn)入正常工作狀態(tài)。這是因?yàn)?，考慮到預(yù)測(cè)的模擬電壓VIN的范圍(VRL-V2)，盡管參考電壓為V3-V7的轉(zhuǎn)換比較器73-77即使進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作，對(duì)于轉(zhuǎn)換比較器71、72，如果它們不處于正常工作狀態(tài)，則存在不能正確進(jìn)行比較操作的可能性。[4]其它的轉(zhuǎn)換比較器73-77進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
因此，可以看到，無(wú)論一個(gè)周期之前的模擬電壓VIN的值在低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL到高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH之間的哪一個(gè)范圍中，都可以得到圖24的右半部分所示的設(shè)置狀態(tài)的關(guān)系，并且在所有的情況下，抑制了整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500的功耗。
并且，無(wú)論如此設(shè)置為轉(zhuǎn)換比較器71-77是設(shè)置為正常工作狀態(tài)還是設(shè)置為低功耗工作狀態(tài)，它們都能進(jìn)行正確的比較操作，輸出合適的轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7，并且模擬電壓VIN和轉(zhuǎn)換比較器71-77的轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7表現(xiàn)為圖23中的表所示的關(guān)系。該關(guān)系與所有的轉(zhuǎn)換比較器都進(jìn)入正常工作狀態(tài)時(shí)，即，用普通的3位比較器所得到的結(jié)果相同。
因此，隨后通過(guò)根據(jù)轉(zhuǎn)換比較器輸出OUT1-OUT7用譯碼器140進(jìn)行類(lèi)似的處理，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于這些輸出的數(shù)字輸出DOUT。在圖23的表中，數(shù)字輸出DOUT用十進(jìn)制輸出編碼表示。
這樣，使用本實(shí)施例5的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500，用于選擇轉(zhuǎn)換比較器的定時(shí)可以與由時(shí)鐘信號(hào)CLK確定的固定定時(shí)(在實(shí)施例5中為一個(gè)周期之前)對(duì)齊。因此，可以根據(jù)模擬電壓從預(yù)定的時(shí)間之前的時(shí)間點(diǎn)到本次轉(zhuǎn)換能產(chǎn)生的變化范圍適當(dāng)?shù)剡x擇要進(jìn)入正常工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器和要進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器。并且，因?yàn)橐徊糠洲D(zhuǎn)換比較器處于低功耗工作狀態(tài)，所以使整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗降低。
并且，與實(shí)施例1中從休眠狀態(tài)到工作狀態(tài)的變化相比，從低功耗工作狀態(tài)到正常工作狀態(tài)的變化所用的時(shí)間要短。因此，可有利地用更快的時(shí)鐘頻率驅(qū)動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路。
并且，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500中，在輸入信息產(chǎn)生電路部分512中，用7個(gè)設(shè)置比較器在時(shí)鐘信號(hào)CLK下工作，產(chǎn)生作為輸入信息信號(hào)的輸出OP1-OP7。由此，選擇轉(zhuǎn)換比較器71等的定時(shí)可以容易地與由時(shí)鐘信號(hào)CLK確定的固定的定時(shí)(在本實(shí)施例1中為一個(gè)周期之前)對(duì)齊。因此，能夠在所有的時(shí)間適當(dāng)?shù)剡x擇轉(zhuǎn)換比較器并使之進(jìn)入正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)。
并且，模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500具有相同數(shù)量(7個(gè))的設(shè)置比較器P1-P7，設(shè)置比較器與轉(zhuǎn)換比較器1-7參考同樣的參考電壓V1-V7。因此，在選擇確定7個(gè)轉(zhuǎn)換比較器71-77中哪一個(gè)要進(jìn)入工作狀態(tài)、哪一個(gè)要進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)時(shí)，因?yàn)榭梢允褂糜稍O(shè)置比較器P1-P7得到的7個(gè)比較結(jié)果(輸出OP1-OP7)，所以選擇的確定變得容易。
此外，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500中，相應(yīng)于設(shè)置比較器P1等的確定(輸出OP1等)，轉(zhuǎn)換比較器71-77中只有2到4個(gè)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，其它的進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。因此，可以大大降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500的功耗。
此外，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500中，因?yàn)椴罘中驮O(shè)置比較器被用作設(shè)置比較器P1-P7，他們可以使功耗比用斬波器型比較器時(shí)的功耗低。
現(xiàn)在，在本實(shí)施例5中，示出了一個(gè)例子，其中設(shè)置比較器P1-P7和轉(zhuǎn)換比較器71-77用相同的時(shí)鐘信號(hào)CLK驅(qū)動(dòng)，利用在一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK周期之前得到的設(shè)置比較器輸出OP1等，產(chǎn)生設(shè)置信號(hào)CONT71等并將其用來(lái)設(shè)置下一個(gè)周期中轉(zhuǎn)換比較器71-77的狀態(tài)。
然而，類(lèi)似于實(shí)施例1中的說(shuō)明，作為選擇，它們可以由不同于時(shí)鐘信號(hào)CLK的第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3驅(qū)動(dòng)(參看圖22)。作為第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3，可以使用不同相位的信號(hào)具有與時(shí)鐘信號(hào)CLK反相的波形，或具有相移1/4周期的波形(參看圖11(a))。或者，作為第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3，可以使用頻率是時(shí)鐘信號(hào)CLK的整數(shù)倍的信號(hào)。通過(guò)使用像這樣的第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3，因?yàn)樽鳛榛鶞?zhǔn)的過(guò)去的模擬電壓VIN越近，在隨后的這段時(shí)間模擬電壓VIN能變化的范圍越小，因此能夠使進(jìn)入正常工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器的數(shù)量減少，而使進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器的數(shù)量增加，從而能夠進(jìn)一步降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗?；蛘?，如果是相同數(shù)量的轉(zhuǎn)換比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，則能夠?qū)哂懈蠓群透哳l率的模擬電壓VIN進(jìn)行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
并且，在本實(shí)施例5中，雖然示出了具有基本反相器部分INV0和反相器部分INV1(參看圖25)的反相器INVA作為例子，也可以采用其它結(jié)構(gòu)作為反相器。
例如，圖26中所示的反相器INVB，除了基本反相器部分INV0以外，還具有與P溝道MOS晶體管121并聯(lián)的類(lèi)似的P溝道MOS晶體管123，并且其漏極端通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)SWN連接到基本反相器部分INV0的輸出OUT1等。開(kāi)關(guān)SWN由高電平的設(shè)置信號(hào)CONT71等導(dǎo)通。
在該反相器INVB中，由于它具有這種結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為低電平時(shí)，從節(jié)點(diǎn)N2或電容器C1(參看圖5)看過(guò)去，就好像只有基本反相器部分INV0存在。另一方面，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平時(shí)，從節(jié)點(diǎn)N2或電容器C1(參看圖5)看過(guò)去，就好像基本反相器部分INV0的晶體管121與晶體管123并聯(lián)連接。
由此，通過(guò)使用該反向器INVB，當(dāng)通過(guò)設(shè)置信號(hào)CONT71等使反向器INVB出現(xiàn)本征電壓時(shí)，能夠?qū)⒘鬟^(guò)反相器INVB的直通電流控制為兩級(jí)大電流和小電流。即，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為低電平時(shí)，如果反向器INVB的輸入和輸出短路，則直通電流只流過(guò)基本反相器部分INV0。另一方面，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平時(shí)，因?yàn)橹蓖娏鞑粌H僅流過(guò)基本反相器部分INV0，所以較大的直通電流不僅流過(guò)晶體管121而且流過(guò)晶體管123。因此，如果設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平被視為正常狀態(tài)，與此相比，在低電平的情況下直通電流較小，并使其處于低功耗狀態(tài)，其中轉(zhuǎn)換比較器71等的功耗降低。
與此相反，還可以采用如圖27所示的反相器INVC，其中除了基本反相器部分INV0以外，還提供與晶體管122并聯(lián)的類(lèi)似的N溝道MOS晶體管124，并且其漏極端通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)SWP連接到輸出OUT1等。利用該反相器INVC，與當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平時(shí)相比，當(dāng)其為低電平時(shí)直通電流變小，轉(zhuǎn)換比較器71等中的功耗降低。
(第六實(shí)施例)接下來(lái)，參考圖28、圖29介紹第六實(shí)施例的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600。本實(shí)施例6的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600與實(shí)施例5的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路500一樣，是3位模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路。但是，通過(guò)比較圖28和圖22能夠理解，其不同點(diǎn)在于比較部分610，它沒(méi)有設(shè)置比較器P1-P7。因此，說(shuō)明將集中在不同部分，并且相同的部分給予相同的編號(hào)，并且省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600也是用于以由時(shí)鐘信號(hào)CLK提供的預(yù)定的時(shí)間間隔將模擬電壓VIN轉(zhuǎn)換為3位數(shù)字輸出DOUT的電路，并具有比較部分610、數(shù)據(jù)鎖存器120、編碼器140和控制電路部分150(參看圖1)。輸入到比較部分610的，除了高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL以及模擬電壓VIN以外，還輸入來(lái)自控制電路部分150的時(shí)鐘信號(hào)CLK。
在圖28所示的比較部分610中，以與實(shí)施例5相同的方式得到7個(gè)參考電壓V1-V7。并且，具有7個(gè)斬波器型比較器71-77以及比較器控制電路部分611。
比較器71-77與實(shí)施例5中的轉(zhuǎn)換比較器71-77(參看圖5和圖25)具有相同的電路結(jié)構(gòu)，并且分別單獨(dú)參考并一一對(duì)應(yīng)于七個(gè)參考電壓V1-V7。轉(zhuǎn)換比較器71-77被比較器控制電路部分611輸出的設(shè)置信號(hào)CONT71等設(shè)置為兩種狀態(tài)按正常比較器方式進(jìn)行比較操作的正常工作狀態(tài)以及進(jìn)行比較操作同時(shí)比正常工作狀態(tài)的功耗低的低功耗工作狀態(tài)。
并且，除了輸出和輸入到數(shù)據(jù)鎖存器120外，比較器輸出OUT1-OUT7還分支并輸入到比較器控制電路部分611。
比較器控制電路部分611對(duì)這些輸入的比較器輸出OUT1-OUT7進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，并輸出與實(shí)施例5類(lèi)似的設(shè)置信號(hào)CONT71-CONT77。
因?yàn)楸容^器71-77與實(shí)施例5中的轉(zhuǎn)換比較器71-77(參看圖5和圖25)具有相同的電路結(jié)構(gòu)，在設(shè)置信號(hào)CONT71等為高電平的正常工作狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWL連接到節(jié)點(diǎn)N2，開(kāi)關(guān)SWM導(dǎo)通，在VIN提取狀態(tài)中，有大的直通電流流過(guò)，消耗功率較大。另一方面，在設(shè)置信號(hào)CONT71等為低電平的低功耗工作狀態(tài)中，在VIN提取狀態(tài)中流過(guò)的直通電流較小，也可以降低功耗。
然而，如實(shí)施例5中所說(shuō)明的，當(dāng)比較器71等進(jìn)入正常工作狀態(tài)時(shí)，即使模擬電壓VIN和參考電壓之間的電壓差很小，也能獲得足夠的比較操作速度。另一方面，當(dāng)比較器71等進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)時(shí)，雖然直通電流較小，功耗也變低，但是當(dāng)模擬電壓VIN和參考電壓之間的電壓差很小時(shí)，不能獲得足夠的比較操作速度。
就此而言，通過(guò)用比較器71-77在上次轉(zhuǎn)換(前一個(gè)周期)中得到的比較器輸出OUT1-OUT7得到設(shè)置信號(hào)CONT71等。并將這些用于下次轉(zhuǎn)換(該周期之后的一個(gè)周期)中比較器71-77的狀態(tài)設(shè)置。具體的，如圖29中的表所示，比較器71-77的設(shè)置狀態(tài)根據(jù)前一次轉(zhuǎn)換中模擬電壓VIN的幅度決定。
例如，當(dāng)在前一次轉(zhuǎn)換中使用的模擬電壓在參考電壓V4-V5的范圍內(nèi)時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)比較器71-77的輸出(比較結(jié)果)從低級(jí)比較器開(kāi)始為(H，H，H，H，L，L，L)。
現(xiàn)在，假設(shè)輸入的模擬電壓VIN的特性為在一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓VIN能夠變化的范圍不大于可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600轉(zhuǎn)換的最大幅度的1/8(比較器數(shù)量加1得到的數(shù)量的倒數(shù))。在這種情況下，在下一次轉(zhuǎn)換中要比較的模擬電壓VIN預(yù)計(jì)在參考電壓V3-V6的范圍內(nèi)。
此外，假設(shè)當(dāng)模擬電壓和參考電壓之間的電壓差等于或大于最大幅度的1/8時(shí)，比較器71等即使處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作?？紤]到這一點(diǎn)，可以看到一個(gè)周期后無(wú)論模擬電壓VIN值位于預(yù)測(cè)范圍(V3-V6)中的哪一個(gè)，參考電壓為V1、V2和V7的轉(zhuǎn)換比較器71、72、77即使處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作。另一方面，對(duì)于轉(zhuǎn)換比較器73-76，如果它們不處于正常工作狀態(tài)，則存在不能正確進(jìn)行比較操作的可能性。綜上所述，根據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)CLK的前一個(gè)周期由比較器71等得到的比較結(jié)果(比較器輸出OUT1等)，必須使輸出“H”的比較器71-74中最高級(jí)別的特定轉(zhuǎn)換比較器74、比其高一級(jí)和兩級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器75、76以及比該特定比較器低一級(jí)的轉(zhuǎn)換比較器73進(jìn)入正常工作狀態(tài)。另一方面，其它的轉(zhuǎn)換比較器71、72、77進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
當(dāng)以此方式進(jìn)行時(shí)，只要在下一次轉(zhuǎn)換中所比較的模擬電壓VIN在預(yù)期的參考電壓范圍V3-V6內(nèi)，將得到與所有的7個(gè)比較器71-77都處于工作狀態(tài)時(shí)相同的比較器輸出OUT1-OUT15。
此外，通過(guò)這樣做，因?yàn)?個(gè)比較器中的3個(gè)比較器71、72、77可以處于低功耗工作狀態(tài)，所以能夠降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600的功耗。
上述關(guān)系同樣也適用于在前一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK周期輸入的模擬電壓VIN在無(wú)論哪一個(gè)參考電壓范圍V1-V2、V2-V3、…、V6-V7、V7-VRH內(nèi)的情況。然而，當(dāng)前一個(gè)周期輸入的模擬電壓VIN在V6-V7范圍內(nèi)時(shí)，只有三個(gè)比較器75、76、77處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)模擬電壓VIN在V7-VRH范圍內(nèi)時(shí)，只有兩個(gè)比較器76、77處于正常工作狀態(tài)。此外，當(dāng)模擬電壓VIN在V1-V2范圍內(nèi)時(shí)，只有三個(gè)比較器71、72、73處于正常工作狀態(tài)。
另一方面，當(dāng)表示不存在已確定在一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK周期之前輸入的模擬電壓VIN大于其參考電壓的比較器的輸出OUT1-OUT7輸入到比較器控制電路部分611時(shí)，具體的，當(dāng)比較器輸出OUT1-OUT7都為“L”時(shí)，操作如下。即，最低一級(jí)和比它高一級(jí)的比較器71、72進(jìn)入正常工作狀態(tài)，其它比較器73-77進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
因此，可以看到，無(wú)論前一個(gè)周期的模擬電壓VIN的值在低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL到高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH的哪一個(gè)范圍，都可以得到圖29的表所示的設(shè)置狀態(tài)的關(guān)系，并且在所有的情況下，降低了整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600的功耗。此外，在實(shí)施例6中，與實(shí)施例5相比可以知道，不需要單獨(dú)形成設(shè)置比較器P1等，從而模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路變得更簡(jiǎn)單了。
在實(shí)施例6的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600中，用于選擇比較器71-77的正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)的模擬電壓的定時(shí)可以在全部時(shí)間與前一次轉(zhuǎn)換的定時(shí)對(duì)齊。因此，總是可以選擇適當(dāng)?shù)谋容^器進(jìn)入正常工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，并且因?yàn)檫M(jìn)入低功耗工作狀態(tài)的剩余比較器的數(shù)量可以較大，所以使模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗更低。
并且，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600中，用前一次轉(zhuǎn)換中比較器71等的輸出OUT1等選擇確定本次轉(zhuǎn)換中要處于正常工作狀態(tài)或要處于低功耗工作狀態(tài)的比較器。因此，不需要用來(lái)產(chǎn)生實(shí)施例5中的輸入信息信號(hào)的電路，從而能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。
在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600中，根據(jù)前一次轉(zhuǎn)換中比較器71-77的輸出OUT1等，在本次轉(zhuǎn)換中，比較器71-77中只有4個(gè)到2個(gè)處于正常工作狀態(tài)，其它的處于低功耗工作狀態(tài)。因此，可以大大降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600的功耗。
(第三變體)接下來(lái)，參考圖30介紹改進(jìn)實(shí)施例6得到的變體3。在實(shí)施例6的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路600中，用斬波器型比較器(參看圖5、圖25)作為比較器71-77。在這方面，在本變體3中只有采用差分型比較器這一點(diǎn)不同。因此，說(shuō)明將集中在不同部分，而且相同的部分給予相同的編號(hào)，并且省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
如上所述，在本變體3中比較器71-77為差分型比較器(參看圖30)。即，比較器71-77分別通過(guò)差分電路160比較模擬電壓VIN和參考電壓V1等。差分電路160由CMOS構(gòu)成，在N溝道151的柵極加模擬電壓VIN，在N溝道152的柵極加參考電壓V1-V7中的一個(gè)。N溝道151的漏極通過(guò)P溝道153，N溝道152的漏極通過(guò)P溝道154分別連接到電源電位VD。P溝道153、154的柵極都連接到N溝道151的漏極。并且，N溝道151、152的源極通過(guò)N溝道156和恒流電路155一起連接到地。在該差分電路160中，模擬電壓VIN和參考電壓V1等之間的差表現(xiàn)為N溝道152的漏極電壓。N溝道152的漏極通過(guò)開(kāi)關(guān)SWQ連接到保持電路162。在該保持電路162中，反相器158、159串聯(lián)連接，在反相器158的輸入端和反相器159的輸出端之間的連接由開(kāi)關(guān)SWR來(lái)開(kāi)關(guān)。此外，比較器輸出OUT1-OUT7從反相器158的輸出端分支的反相器161輸出。
開(kāi)關(guān)SWQ、SWR都是模擬開(kāi)關(guān)，輸入“H”時(shí)導(dǎo)通，輸入“L”時(shí)關(guān)斷。并且，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)SWQ由時(shí)鐘信號(hào)CLK控制，而開(kāi)關(guān)SWR由經(jīng)過(guò)反相器163的時(shí)鐘信號(hào)CLK控制，所以當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLK為“H”時(shí)，開(kāi)關(guān)SWQ和SWR互相反相地導(dǎo)通和關(guān)斷。
當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLK為“H”時(shí)，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)SWQ導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)SWR關(guān)斷，所以參考電壓V1等和模擬電壓VIN比較的結(jié)果作為比較器輸出OUT1等通過(guò)反相器161從差分電路160輸出。另一方面，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為“L”的時(shí)間段中，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)SWQ關(guān)斷，開(kāi)關(guān)SWR導(dǎo)通，此前的輸出結(jié)果被保持并繼續(xù)從反相器161輸出。
這里，作為恒流電路155，差分電路160具有兩個(gè)恒流源155A、155B。其中，恒流源155A插在N溝道151、152的源極和地電位之間。另一方面，恒流源155B通過(guò)由設(shè)置信號(hào)CONT71等開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)，具體為N溝道157，連接到N溝道151、152的源極。由此，在差分電路160中，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為“H”時(shí)，因?yàn)楹愣娏鱅a、Ib分別流過(guò)兩個(gè)恒流源155A、155B，總的恒定電流為Ia+Ib(第一恒定電流)。另一方面，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONT71等為“L”時(shí)，只有恒定電流Ia(第二恒定電流)流過(guò)恒流源155A。因此，在這種情況下，降低了流過(guò)差分電路160的恒定電流，并使功耗變低。但是，當(dāng)流過(guò)差分電路160的恒定電流變小時(shí)，因?yàn)镹溝道152的漏極電壓的變化變慢，所以得到反映模擬電壓VIN的變化的正確的比較結(jié)果的時(shí)間(比較操作所需的時(shí)間)變長(zhǎng)。另一方面，模擬電壓VIN和參考電壓V1等之間的電壓差越大，該比較操作所需的時(shí)間越短。
因此，即使采用本變體3中的差分型比較器1-7，仍然可以按與實(shí)施例6相同的方式進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。在本變體中，即使在使用一般比斬波型比較器功耗更低的差分型比較器時(shí)，也能夠進(jìn)一步降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗。
(第七實(shí)施例)
接下來(lái)，參考圖31-圖34介紹第七實(shí)施例的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路700。本實(shí)施例7的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路700與沒(méi)有使用設(shè)置比較器的實(shí)施例6相同，不同點(diǎn)在于是4位模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路并使用了15個(gè)比較器71-85，并將兩個(gè)比較器作為一組，如比較器72和73、74和75等，按組用設(shè)置信號(hào)CONTG71等進(jìn)行比較器的狀態(tài)設(shè)置。因此，說(shuō)明將集中在不同部分，而且相同的部分給予相同的編號(hào)，并且省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路700也是用于以由時(shí)鐘信號(hào)CLK提供的預(yù)定的時(shí)間間隔將模擬電壓VIN轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出DOUT的電路，具有比較部分710、數(shù)據(jù)鎖存器320、編碼器340和控制電路部分150(參看圖1)。輸入比較部分710的，除了高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL以及模擬電壓VIN以外，還有來(lái)自控制電路部分150的時(shí)鐘信號(hào)CLK。
在圖31所示的比較部分710中，通過(guò)將16個(gè)相同的分壓電阻R1-R16串聯(lián)連接在高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH和低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL之間的方式得到15個(gè)參考電壓V1-V15。并且，具有15個(gè)斬波器型比較器71-85以及比較器控制電路部分711。
比較器71-85與實(shí)施例5中的轉(zhuǎn)換比較器71-77(參看圖5、圖25)和實(shí)施例6中的比較器71-77具有相同的電路結(jié)構(gòu)，并分別單獨(dú)參考并一一對(duì)應(yīng)于15個(gè)參考電壓V1-V15。比較器71-85由從比較器控制電路部分711輸出的設(shè)置信號(hào)CONTG71等設(shè)為正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)。
并且，除了輸入到數(shù)據(jù)鎖存器320以外，比較器輸出OUT1-OUT15還分支并輸入到比較器控制電路部分711。
在圖31中，未示出時(shí)鐘信號(hào)CLK和比較器之間的連線，但是如在實(shí)施例5(參看圖22)和實(shí)施例6(參看圖28)中一樣，時(shí)鐘信號(hào)CLK輸入到每一個(gè)比較器71-85。
比較器控制電路部分711對(duì)這些輸入的比較器輸出OUT1-OUT15進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，并輸出與實(shí)施例5、6類(lèi)似的設(shè)置信號(hào)CONTG71-CONTG78。但是，與實(shí)施例5、6不同的是，除了設(shè)置信號(hào)CONTG71以外，這些設(shè)置信號(hào)CONTG71等每個(gè)設(shè)置一個(gè)包括兩個(gè)比較器的組G72-G78的狀態(tài)。例如，設(shè)置信號(hào)CONTG78輸入到屬于組G78的兩個(gè)比較器84和85，并同時(shí)設(shè)置這兩個(gè)比較器84、85的狀態(tài)。另一方面，設(shè)置信號(hào)CONTG71輸入到包括在組G71中的一個(gè)比較器71，并設(shè)置該比較器71的狀態(tài)。以此方式，比較器71-85分為八組G71-G78。
現(xiàn)在，因?yàn)楸容^器71-85與實(shí)施例5中的轉(zhuǎn)換比較器71-77(參看圖5、圖25)具有相同的電路結(jié)構(gòu)，在設(shè)置信號(hào)CONTG71等為高電平的正常工作狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)SWL連接到節(jié)點(diǎn)N2，開(kāi)關(guān)SWC導(dǎo)通，在VIN提取狀態(tài)中，有大的直通電流流過(guò)，消耗功率較大。另一方面，在設(shè)置信號(hào)CONTG71等為低電平的低功耗工作狀態(tài)中，在VIN提取狀態(tài)中流過(guò)的直通電流較小，也可以降低功耗。
然而，如實(shí)施例5中所說(shuō)明的，當(dāng)比較器71等處于正常工作狀態(tài)時(shí)，即使模擬輸入電壓VIN和參考電壓之間的電壓差很小，也能獲得足夠的比較操作速度。另一方面，當(dāng)比較器71等處于低功耗工作狀態(tài)時(shí)，雖然直通電流較小，功耗也變低，但是當(dāng)模擬電壓VIN和參考電壓之間的電壓差很小時(shí)，不能獲得足夠的比較操作速度。
就此而言，利用比較器71-85在上次轉(zhuǎn)換(前一個(gè)周期)中得到的比較器輸出OUT1-OUT15得到設(shè)置信號(hào)CONT71等。并將這些用于下次轉(zhuǎn)換(該周期之后的一個(gè)周期)中比較器71-85的狀態(tài)設(shè)置。
具體的，如圖32和圖33中的表所示，比較器71-85的設(shè)置狀態(tài)根據(jù)用在前一次轉(zhuǎn)換中的模擬電壓VIN的幅度決定。例如，當(dāng)在前一次轉(zhuǎn)換中使用的模擬電壓在參考電壓V6-V7的范圍內(nèi)時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)比較器71-85的輸出(比較結(jié)果)從低級(jí)比較器開(kāi)始為(H，H，H，H，H，H，L，L，L，L，L，L，L，L，L)，用輸出編碼表示時(shí)為‘6’(參看圖32)。
現(xiàn)在，假設(shè)輸入的模擬電壓VIN的特性為在一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓VIN能夠變化的范圍不大于可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路700轉(zhuǎn)換的最大幅度的1/8(組數(shù)的倒數(shù))。在這種情況下，在下一次轉(zhuǎn)換中要比較的模擬電壓VIN預(yù)計(jì)在參考電壓V4-V9的范圍內(nèi)(可能的輸出編碼為‘4’-‘8’)。
此外，假設(shè)當(dāng)模擬電壓和參考電壓之間的電壓差等于或大于最大幅度的1/8時(shí)，比較器71等即使處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作。考慮到這一點(diǎn)，可以看到，后一個(gè)周期的模擬電壓VIN值無(wú)論位于哪一個(gè)范圍(V5-V10)中，參考電壓為V1、V2和V11-V14的比較器71、72和81-85即使處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作。另一方面，對(duì)于比較器73-80，如果它們不處于正常工作狀態(tài)，則存在不能正確進(jìn)行比較操作的可能性。現(xiàn)在，如上所述，在實(shí)施例7中，比較器71-85分為8組，并按組G71等設(shè)置為正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)。因此，當(dāng)需要使屬于某組的任何一個(gè)比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)時(shí)，則必須使該比較器所屬的組進(jìn)入正常工作狀態(tài)。當(dāng)以這種方式考慮時(shí)，可以看到需要使屬于組G72-G76的比較器72-81進(jìn)入正常工作狀態(tài)。另一方面，可以看到，比較器71和82-85可以進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
綜上所述，根據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期前由比較器71等得到的比較結(jié)果(比較器輸出OUT1等)，使屬于輸出“H”的比較器71-76中最高級(jí)別的比較器76所屬的特定組G74、比其高一級(jí)和兩級(jí)的組G75、G76以及比該特定組G74低一級(jí)和兩級(jí)的組G73、G72的比較器72-81進(jìn)入正常工作狀態(tài)。另一方面，可以看到屬于其它組G71、G77、G78的比較器71、82-85可進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
上述關(guān)系同樣也適用于在一個(gè)周期之前輸入的模擬電壓VIN在無(wú)論哪一個(gè)參考電壓范圍V1-VRH內(nèi)的情況。然而，也可能有不存在比特定組高兩級(jí)、高一級(jí)和兩級(jí)、低一級(jí)和兩級(jí)或低兩級(jí)的組的時(shí)候。
當(dāng)一個(gè)周期前輸入的模擬電壓VIN在VRL-V1范圍內(nèi)時(shí)，在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)比較器71等的輸出都為“L”。在這種情況下，在該周期之后一個(gè)周期由比較器71等比較的模擬電壓VIN預(yù)計(jì)在參考電壓VRL-V3的范圍內(nèi)。
此外，考慮到模擬電壓和參考電壓之間的電壓差，可以看到，無(wú)論模擬電壓VIN的值位于哪一范圍(VRL-V3)中，參考電壓為V5-V15的比較器75-85即使處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作。另一方面，對(duì)于比較器71-74，如果它們不處于正常工作狀態(tài)，則存在不能正確進(jìn)行比較操作的可能性。同樣，考慮到按組對(duì)較器71等進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置，可以看到必須使組G71-G73(比較器71-75)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。另一方面，可以看到組G74-G78(比較器76-85)可進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
因此，可以看到，無(wú)論前一次轉(zhuǎn)換的模擬電壓VIN的值在低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL到高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH哪一個(gè)范圍中，都可以得到圖32-圖34的表示的設(shè)置狀態(tài)的關(guān)系，并且在所有的情況下，降低了整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路700的功耗。
此外，與實(shí)施例6相比可以知道，在實(shí)施例7中，因?yàn)楸容^器的設(shè)置狀態(tài)按組G71-G78進(jìn)行，所以與狀態(tài)設(shè)置按每個(gè)比較器進(jìn)行相比，更簡(jiǎn)單的比較器控制電路部分711就足夠了。
這樣，在實(shí)施例7的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路700中，比較器71-85按組(分組)G71-G78進(jìn)入正常工作狀態(tài)或者低功耗工作狀態(tài)。由此，用于使比較器71等進(jìn)入正常工作狀態(tài)和低功耗工作狀態(tài)的比較器控制電路部分711變得簡(jiǎn)單。
并且，在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路700中，在前一次轉(zhuǎn)換中得到的比較器71-85的輸出OUT1等用來(lái)選擇用于本次轉(zhuǎn)換的比較器71等。此外，比較器71等分為n＝8組(分組)，并且只有屬于5個(gè)到3個(gè)組(分組)的比較器在本次轉(zhuǎn)換中進(jìn)入正常工作狀態(tài)，而屬于其它組(分組)的比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。因此，大大降低了模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路700的功耗。
(第四變體)在上述實(shí)施例7中，用斬波器型比較器作為比較器71-85(參看圖5、圖25)，但是如在上述變體3中所介紹的，可以采用差分型比較器(參看圖30)來(lái)代替斬波器型比較器。當(dāng)這樣做時(shí)，即使在使用一般比斬波型比較器功耗更低的差分型比較器時(shí)，也能夠進(jìn)一步降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗。
(第八實(shí)施例)接下來(lái)，參考圖35、圖36介紹第八實(shí)施例的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路800。本實(shí)施例8的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路800如實(shí)施例5那樣用了7個(gè)設(shè)置比較器，但是不同點(diǎn)在于它是4位模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路并用了15個(gè)轉(zhuǎn)換比較器。并且，雖然不同于實(shí)施例5，仍使用了設(shè)置比較器，但類(lèi)似于實(shí)施例7，就如轉(zhuǎn)換比較器72和73、74和75等一樣，兩個(gè)轉(zhuǎn)換比較器作為一組，用設(shè)置信號(hào)CONTG71等進(jìn)行轉(zhuǎn)換比較器71-85的狀態(tài)設(shè)置。因此，說(shuō)明將集中在與實(shí)施例5和7不同的部分，并且相同的部分給予相同的編號(hào)，并且省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路800也是用于將模擬電壓VIN以由時(shí)鐘信號(hào)CLK提供的預(yù)定的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出DOUT的電路，并具有比較部分810、數(shù)據(jù)鎖存器320、編碼器340和控制電路部分150(參看圖1)。輸入比較部分810的，除了高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL以及模擬電壓VIN以外，還有來(lái)自控制電路部分150的時(shí)鐘信號(hào)CLK。
在圖35所示的比較部分810中，通過(guò)將16個(gè)相同的分壓電阻R1-R16串聯(lián)連接在高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH和低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL之間的方式得到15個(gè)參考電壓V1-V15。并且，具有15個(gè)斬波器型轉(zhuǎn)換比較器7-85，由7個(gè)差分型設(shè)置比較器P2-P14構(gòu)成的輸入信息產(chǎn)生電路部分412，以及比較器控制電路部分811。
其中，構(gòu)成輸入信息產(chǎn)生電路部分412的設(shè)置比較器P2、P4…P14具有與實(shí)施例5(參看圖10)中的設(shè)置比較器P1-P7相同的電路結(jié)構(gòu)，并且在15個(gè)參考電壓V1-V15中分別參考間隔的參考電壓V2、V4…V14。這些設(shè)置比較器P2等在輸入的時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期分別與模擬電壓VIN進(jìn)行比較，并更新和輸出具有“H”或“L”電平的設(shè)置比較器輸出OP2、OP4…OP14。
比較器控制電路部分811對(duì)這些輸入的比較器輸出OP2-OP14進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，并輸出設(shè)置信號(hào)CONTG71-CONTG78。設(shè)置信號(hào)CONTG71等用作下一次轉(zhuǎn)換中，即，在時(shí)鐘信號(hào)CLK的下一個(gè)周期中轉(zhuǎn)換比較器71-85的狀態(tài)設(shè)置。
轉(zhuǎn)換比較器71-85與實(shí)施例5中的轉(zhuǎn)換比較器71-77(參看圖5、圖25)具有相同的電路結(jié)構(gòu)，并由從比較器控制電路部分811輸出的設(shè)置信號(hào)CONTG71等設(shè)置為兩種狀態(tài)中的任一種作為正常比較器執(zhí)行比較操作的正常工作狀態(tài)和能以比正常工作狀態(tài)低的功耗執(zhí)行比較操作的低功耗工作狀態(tài)。
在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路800中，根據(jù)模擬電壓VIN的幅度屬于由高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH、低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL和七個(gè)參考電壓V2、V4…V14劃分的范圍中的哪一個(gè)，設(shè)置比較器P2等的輸出OP2等變?yōu)椤癏”或“L”。因此，模擬電壓VIN和設(shè)置比較器P2-P14的轉(zhuǎn)換比較器輸出OP2-OP14表現(xiàn)為圖36的表的左半部分所示的關(guān)系。這些設(shè)置比較器輸出OP2等輸入到比較器控制電路部分811。
在比較器控制電路部分811中對(duì)這些輸入的設(shè)置比較器輸出OP2-OP14進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，并輸出與實(shí)施例7中相類(lèi)似的設(shè)置信號(hào)CONTG71-CONTG78。如實(shí)施例7一樣，轉(zhuǎn)換比較器71-85分為8組G71-G78。組G71只包括比較器71，而其它組G72-G78都包括兩個(gè)轉(zhuǎn)換比較器。因此，通過(guò)設(shè)置信號(hào)CONTG71等，一次設(shè)置15個(gè)轉(zhuǎn)換比較器71-85中包括在每個(gè)組中的一個(gè)或兩個(gè)的狀態(tài)。轉(zhuǎn)換比較器71-85和設(shè)置比較器P2等具有如下關(guān)系。即，除最低級(jí)別的組G71以外，在組G72-G78中，設(shè)置比較器P2等也參考屬于每一個(gè)組G2等的轉(zhuǎn)換比較器中最低級(jí)別的轉(zhuǎn)換比較器(組中的最低級(jí)別的第一比較器)72、74、…、84所參考的參考電壓(分組參考電壓)V2、V4、…、V14。以此方式，在7個(gè)設(shè)置比較器P2等和8個(gè)組G1，G2等之間形成對(duì)應(yīng)關(guān)系。
現(xiàn)在，因?yàn)檗D(zhuǎn)換比較器71-85與實(shí)施例5中的轉(zhuǎn)換比較器71-77具有相同的電路結(jié)構(gòu)(參看圖25)，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONTG71等為“H”時(shí)，它們表現(xiàn)為正常工作狀態(tài)。另一方面，當(dāng)設(shè)置信號(hào)CONTG71等為“L”時(shí)，它們表現(xiàn)為低功耗工作狀態(tài)。
就此而言，用設(shè)置比較器P2等在預(yù)定時(shí)間之前(例如，一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期之前)得到的設(shè)置比較器輸出OP2-OP14得到設(shè)置信號(hào)CONTG71等。并將這些用于隨后1個(gè)周期轉(zhuǎn)換比較器71-85的狀態(tài)設(shè)置。以此方式，對(duì)每個(gè)組G71-G78，根據(jù)在預(yù)定時(shí)間之前輸入并由設(shè)置比較器P2等比較的模擬電壓VIN的幅度決定轉(zhuǎn)換比較器71-85的設(shè)置狀態(tài)。
例如，假設(shè)輸入的模擬電壓VIN的特性為在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期的時(shí)間段中模擬電壓VIN能夠變化的范圍不大于可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路800轉(zhuǎn)換的最大幅度的1/8(組數(shù)的倒數(shù))。
例如，當(dāng)在一個(gè)周期之前輸入的模擬電壓VIN在參考電壓V6-V8的范圍內(nèi)時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)設(shè)置比較器P2等的輸出(比較結(jié)果)OP2等從低級(jí)比較器開(kāi)始為(H，H，H，L，L，L，L)，如圖21中的表的左半部分所示?，F(xiàn)在，因?yàn)橐驗(yàn)槟M電壓VIN具有上述特性，在由轉(zhuǎn)換比較器71等比較模擬電壓VIN的時(shí)間點(diǎn)，預(yù)計(jì)可得到的該模擬信號(hào)的值將限制在參考電壓V4-V10的范圍內(nèi)。
此外，假設(shè)當(dāng)模擬電壓和參考電壓之間的電壓差等于或大于最大幅度的1/8(組數(shù)的倒數(shù))時(shí)，即使當(dāng)比較器71等處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作。考慮到這一點(diǎn)，可以看到無(wú)論模擬電壓VIN值位于哪一個(gè)范圍(V4-V10)中，參考電壓為V1、V2和V12-V15的轉(zhuǎn)換比較器71、72和82-85即使處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作。另一方面，對(duì)于轉(zhuǎn)換比較器73-81，如果它們不處于正常工作狀態(tài)，則存在不能正確進(jìn)行比較操作的可能性?，F(xiàn)在，如上所述，在實(shí)施例8中，轉(zhuǎn)換比較器71-85分為8組，并按組G71等設(shè)置為正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)。因此，當(dāng)需要使屬于某組的任何一個(gè)轉(zhuǎn)換比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)時(shí)，必須使該轉(zhuǎn)換比較器所屬的組進(jìn)入正常工作狀態(tài)。當(dāng)以這種方式考慮時(shí)，可以看到，需要使組G72-G76(比較器72-81)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。另一方面，可以看到，組G71、G77、G78(比較器71和82-85)可進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
綜上所述，根據(jù)預(yù)定時(shí)間之前由設(shè)置比較器P2等得到的比較結(jié)果(設(shè)置比較器輸出OP2等)，使屬于與輸出“H”的設(shè)置比較器P2、P4、P6中最高級(jí)別的設(shè)置比較器P6參考相同的參考電壓的轉(zhuǎn)換比較器76所屬的特定組G74、比其高一級(jí)和兩級(jí)的組G75、G76以及比該特定組G74低一級(jí)和兩級(jí)的組G73、G72的比較器72-81進(jìn)入正常工作狀態(tài)。另一方面，可以看到，屬于其它組G71、G77、G78的轉(zhuǎn)換比較器71、82-85可進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
上述關(guān)系同樣也適用于在預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓VIN無(wú)論在哪一個(gè)參考電壓范圍V2-VRH內(nèi)的情況。然而，也有不存在比特定組高兩級(jí)、高一級(jí)和兩級(jí)、低一級(jí)和兩級(jí)或低兩級(jí)的組的時(shí)候。
當(dāng)預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓VIN在VRL-V2范圍內(nèi)時(shí)，在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)設(shè)置比較器71等的輸出都為“L”，即，為(L，L，L，L，L，L，L)。在這種情況下，之后由比較器71等比較的模擬電壓VIN預(yù)計(jì)在參考電壓VRL-V4的范圍內(nèi)。
同樣，考慮模擬電壓和參考電壓之間的電壓差，可以看到，無(wú)論模擬電壓VIN的值位于哪一個(gè)范圍(VRL-V4)中，參考電壓為V6-V15的轉(zhuǎn)換比較器76-85即使處于低功耗工作狀態(tài)也能進(jìn)行正確的比較操作。另一方面，如果轉(zhuǎn)換比較器71-75不處于正常工作狀態(tài)，則存在不能正確進(jìn)行比較操作的可能性。在這種情況下，可以看到，即使考慮按組進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置也是相同的結(jié)果，從而必須使組G71-G73(轉(zhuǎn)換比較器71-75)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。另一方面，可以看到組G74-G78(轉(zhuǎn)換比較器76-85)可進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
因此，可以看到，無(wú)論前一次轉(zhuǎn)換時(shí)模擬電壓VIN的值在低標(biāo)準(zhǔn)電壓VRL到高標(biāo)準(zhǔn)電壓VRH的哪一個(gè)范圍中，都可以得到圖36所示的設(shè)置狀態(tài)的關(guān)系，并且在所有的情況下，可以降低整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路800的功耗。
此外，與實(shí)施例5相比可以知道，在實(shí)施例8中，因?yàn)榘唇MG71-G78進(jìn)行轉(zhuǎn)換比較器的狀態(tài)設(shè)置，所以與按每個(gè)比較器進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置相比，更簡(jiǎn)單的比較器控制電路部分711就足夠了。此外，與所用的設(shè)置比較器的數(shù)量(7個(gè))與轉(zhuǎn)換比較器的數(shù)量相同的實(shí)施例5不同，因?yàn)樗迷O(shè)置比較器的數(shù)量小于轉(zhuǎn)換比較器的數(shù)量，所以比較部分810的結(jié)構(gòu)也變得簡(jiǎn)單了。
這樣，本實(shí)施例8中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路800具有分為n＝8組(分組)的m＝15個(gè)轉(zhuǎn)換比較器和7個(gè)設(shè)置比較器。并且設(shè)置比較器與組中的最低級(jí)別的轉(zhuǎn)換比較器72、74、…、84參考相同的參考電壓V2、V4、…、V14。由此，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置比較器P2等與組G71等的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，能夠根據(jù)設(shè)置比較器P2等的比較結(jié)果容易地和適當(dāng)?shù)匕唇M選擇要進(jìn)入正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換比較器。并且，因?yàn)榘唇M選擇轉(zhuǎn)換比較器的狀態(tài)，比較器控制電路部分811的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單了。
并且，只有屬于某些組的轉(zhuǎn)換比較器，具體的5個(gè)到3個(gè)組，在本次轉(zhuǎn)換中進(jìn)入正常工作狀態(tài)，而屬于其它組的轉(zhuǎn)換比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。因此，可以大大降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路800的功耗。
在本實(shí)施例8中，類(lèi)似于實(shí)施例5的說(shuō)明，設(shè)置比較器P2等(輸入信息產(chǎn)生電路部分412)可以由不同于時(shí)鐘信號(hào)CLK的第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3驅(qū)動(dòng)。作為第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3作為例子，可以是與時(shí)鐘信號(hào)CLK頻率相同但具有反相的波形或移相1/4周期的波形(參考圖11)的信號(hào)等。
在上面，根據(jù)實(shí)施例1-8和變體1-4介紹了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，并且不用說(shuō)，其實(shí)施可以在不偏離其范圍的情況下進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儭?br> 例如，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路100等中，如果輸入的模擬電壓VIN的幅度變大、頻率變高，并且在時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期或預(yù)定的時(shí)間內(nèi)模擬電壓VIN能夠變化的范圍太大，則不能精確地進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。這可以通過(guò)增加進(jìn)入工作狀態(tài)的比較器的數(shù)量來(lái)解決，但是降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的功耗的效果下降了。另一方面，即使在所有的時(shí)間段內(nèi)不能精確地轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)，如實(shí)施例2中的說(shuō)明，通過(guò)考慮輸入的模擬信號(hào)的特性和本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的特性，也可以只利用在所需的時(shí)間段中的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果，同時(shí)得到功耗降低的好處。
在上述實(shí)施例1等中，對(duì)于處于休眠狀態(tài)的比較器，構(gòu)成的比較器電路用第一設(shè)置信號(hào)CONT1A等和第二設(shè)置信號(hào)CONT1B等強(qiáng)制輸出“H”或“L”(參看圖9、圖10)。但是，如圖1中的虛線所示，作為選擇，比較器或者可以構(gòu)成為將比較部分110輸出的關(guān)于處于工作狀態(tài)的比較器和處于休眠狀態(tài)的比較器的信息作為設(shè)置信號(hào)CONT，并輸入到編碼器140，在編碼器140中忽略處于休眠狀態(tài)的比較器的輸出并由編碼器140本身等補(bǔ)充需要的數(shù)據(jù)，以便輸出數(shù)字輸出DOUT。但是，當(dāng)它們?nèi)鐚?shí)施例1那樣被強(qiáng)制輸出“H”或“L”時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)鎖存器120及其后的電路結(jié)構(gòu)可以采用與目前相同的電路結(jié)構(gòu)。
并且，在上述實(shí)施例1等中，使斬波型比較器中開(kāi)關(guān)SWA、SWC的關(guān)斷和開(kāi)關(guān)SWB的導(dǎo)通，即該比較器的進(jìn)入比較狀態(tài)(參看圖6)并保持該狀態(tài)，對(duì)應(yīng)于休眠狀態(tài)。但是，除此之外，作為選擇，可使開(kāi)關(guān)SWC保持關(guān)斷，從而直通電流不能流過(guò)反相器INV，并且開(kāi)關(guān)SWA、SWB可以保持當(dāng)前的狀態(tài)。因?yàn)槟M開(kāi)關(guān)SWA、SWB開(kāi)/關(guān)切換時(shí)也會(huì)有微小的功耗，所以如果這樣做可以進(jìn)一步降低功耗。
圖37是本發(fā)明的實(shí)施例的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的電路框圖。這是并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中并行排列15個(gè)比較器CP1-CP15作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的比較器。這里所述的比較器CP1-CP15為差分型比較器。
輸入電壓VIN輸入的輸入端(VIN)連接到每個(gè)比較器CP1-CP15的輸入端的(Vin)端子。通過(guò)將輸入的從低電壓值VRL到高電壓值VRH的電壓范圍分為16個(gè)相等的部分得到的參考電壓V1-V15輸入到另一個(gè)輸入端——參考電壓端(Ref)。各比較器CP1-CP15的輸出信號(hào)連接到輸出端(OUT1)-(OUT15)。參考電壓V1-V15由輸入電壓范圍VRH，VRL之間的分壓電阻RF1-RF16產(chǎn)生。
各比較器CP1-CP15將輸入電壓VIN與各參考電壓V1-V15進(jìn)行比較，并輸出比較結(jié)果作為輸出信號(hào)OUT1-OUT15。這樣，輸入電壓VIN位于通過(guò)劃分為從VRL-V1到V15-VRH的16個(gè)相等的部分所得到的電壓范圍中的哪一個(gè)范圍如圖38所示標(biāo)出。因?yàn)楦麟妷悍秶鶕?jù)輸出編碼0-15識(shí)別，所以通過(guò)編碼輸出編碼0-15可以輸出作為模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的4位數(shù)字信號(hào)。
此外，各比較器CP1-CP15包括偏流源電路B1-B15，以便為比較器提供偏流。各偏流源電路B1-B15包括偏流設(shè)置端子(Vb)，偏流設(shè)置端子(Vb)連接到在每個(gè)開(kāi)關(guān)部分SW-A、SW-B上獨(dú)立提供的作為偏壓線NB1-NB15的開(kāi)關(guān)電路的一側(cè)。此外，在偏壓線NB1-NB15中，它們的相鄰線路通過(guò)電阻元件R1-R14互相連接，從而所有的偏壓線NB1-NB15串聯(lián)連接。構(gòu)成開(kāi)關(guān)部分SW-A、SW-B的各開(kāi)關(guān)電路的另一端連接在一起并分別連接到偏壓端子(VA)、(VB)。
在圖37中，還并行地提供另一對(duì)比較器CP21-CP35和偏流源電路B21-B35。比較器CP21-CP35為與比較器CP1-CP15類(lèi)似的差分型比較器，并且與比較器CP1-CP15類(lèi)似，輸入電壓VIN和參考電壓V1-V15分別輸入到輸入端子(Vin)和參考電壓端子(Ref)。它們的輸出信號(hào)輸入到偏壓控制電路BC，并根據(jù)將稍后說(shuō)明的轉(zhuǎn)換表輸出用于執(zhí)行開(kāi)關(guān)部分SW-A、SW-B的各開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)/關(guān)控制的控制信號(hào)CTA、CTB。與偏流源電路B1-B15類(lèi)似，偏流源電路B21-B35為各比較器CP21-CP35提供偏流。在偏流源電路B21-B35中，在它們的偏流設(shè)置端子(Vb)建立公共偏壓V0，從而為比較器提供相同的偏流。比較器CP21-CP35作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的比較器CP1-CP15的偏流的建立的監(jiān)視器。因此，通常，要加到比較器CP21-CP35的偏流限于允許執(zhí)行監(jiān)視操作所需的最小電流。
圖39是要加到偏壓端子(VA)、(VB)的偏壓VA、VB產(chǎn)生電路的電路圖。偏壓VA、VB的產(chǎn)生電路具有相同的電路結(jié)構(gòu)。電流源IA、IB連接到NMOS(N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管MA、MB的漏極端子(NA)、(NB)，其中晶體管MA、MB的漏極和柵極端子互相連接，它們的源極端子連接到地電壓。漏極/柵極端子(NA)、(NB)根據(jù)電流源IA、IB提供的電流值IA、IB偏置到預(yù)定的電壓。該預(yù)定的電壓由輸出偏壓VA、VB的緩沖電路BA、BB接收。在圖39中，緩沖電路BA、BB構(gòu)成為電壓跟隨電路，并且偏壓VA、VB等于漏極/柵極端子(NA)、(NB)上的預(yù)定電壓。
下面分別參考圖40和圖41介紹用在圖37的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中的差分型比較器CPx和偏流源電路Bx的具體電路結(jié)構(gòu)及其電路操作。
比較器CPx包括差分放大器部分10和用于與時(shí)鐘信號(hào)CLK1、CLK2同步地輸出其輸出信號(hào)的同步器部分20。差分放大器部分10由用于差分比較的NMOS晶體管M1、M2和PMOS(P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管M3、M4構(gòu)成，其中M1、M2為用于在輸入端子(Vin)和參考電壓端子(Ref)之間進(jìn)行差分比較的差分對(duì)晶體管，M3、M4構(gòu)成電流反射鏡電路，連接到NMOS晶體管M1、M2的漏極端子作為有源負(fù)載。
來(lái)自差分放大器部分10的比較結(jié)果信號(hào)DO從晶體管M2和晶體管M4之間的連接點(diǎn)DO輸出，并輸入到同步器部分20。在同步器部分20中，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路SW1輸入的比較結(jié)果信號(hào)DO由鎖存部分鎖存，鎖存部分具有通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)電路SW2構(gòu)成的兩級(jí)結(jié)構(gòu)反相器門(mén)。開(kāi)關(guān)電路SW1、SW2由互補(bǔ)的時(shí)鐘信號(hào)CLK1、CLK2控制，時(shí)鐘信號(hào)CLK1使開(kāi)關(guān)電路SW1導(dǎo)通，從而引入比較結(jié)果信號(hào)DO。然后，時(shí)鐘信號(hào)CLK2使開(kāi)關(guān)電路SW2導(dǎo)通，從而鎖存該比較結(jié)果信號(hào)DO。輸出信號(hào)從鎖存部分通過(guò)一個(gè)反相器門(mén)由輸出端子(OUTx)輸出。
偏流源電路Bx具有NMOS晶體管M5，連接在NMOS晶體管M1、M2之間的連接點(diǎn)和地電壓之間。晶體管M5的柵極端子連接到偏流設(shè)置端子(Vb)。通過(guò)根據(jù)來(lái)自偏流設(shè)置端子(Vb)的預(yù)定電壓值的偏壓使NMOS晶體管M5導(dǎo)通，預(yù)定偏流加到差分放大器部分10。如果偏壓VA、VB加到NMOS晶體管M5的柵極端子，NMOS晶體管M5和偏壓VA、VB產(chǎn)生電路中的NMOS晶體管MA、MB構(gòu)成了電流反射鏡電路，從而，取決于各電流源IA、IB提供的電流值的偏流從NMOS晶體管M5加到差分放大器部分10。
下面基于圖41的工作波形介紹比較器CPx的電路操作。比較結(jié)果信號(hào)DO的邏輯電平根據(jù)要建立在參考電壓端子(Ref)上的參考電壓Vx和要輸入到輸入端子(Vin)的輸入電壓VIN之間的關(guān)系反相。即，如果輸入電壓VIN低于參考電壓Vx，輸出低電平電壓，如果輸入電壓VIN高于參考電壓Vx，輸出高電平電壓。比較結(jié)果信號(hào)DO由同步器部分20用互補(bǔ)的時(shí)鐘信號(hào)CLK1、CLK2引入并鎖存。
如果假設(shè)開(kāi)關(guān)電路SW1、SW2由時(shí)鐘信號(hào)CLK1、CLK2的高電平信號(hào)導(dǎo)通，因?yàn)闀r(shí)鐘信號(hào)CLK1的高電平跳變(high-level transition)而由同步器部分20引入的比較結(jié)果信號(hào)DO通過(guò)兩級(jí)結(jié)構(gòu)反相器門(mén)從輸出端(OUTx)作為同相信號(hào)輸出。隨后，因?yàn)闀r(shí)鐘信號(hào)CLK1、CLK2的邏輯電平反相而使時(shí)鐘信號(hào)CLK2的邏輯電平變?yōu)楦唠娖?，所以引入的比較結(jié)果信號(hào)DO由鎖存部分鎖存。因此，在從時(shí)鐘信號(hào)CLK1的高電平跳變到時(shí)鐘信號(hào)CLK2的高電平期間的階段，相同的比較結(jié)果信號(hào)DO輸出到輸出端(OUTx)。從輸出端(OUTx)輸出的信號(hào)在時(shí)鐘信號(hào)CLK1的每個(gè)高電平跳變時(shí)更新。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換操作與時(shí)鐘信號(hào)CLK1、CLK2同步進(jìn)行。
接下來(lái)，介紹加到各比較器CP1-CP15的偏流的設(shè)置。偏流的提供通過(guò)設(shè)置偏流源電路B1-B15上的偏壓來(lái)進(jìn)行。這里，當(dāng)開(kāi)關(guān)部分SW-A、SW-B中的各開(kāi)關(guān)電路由從偏壓控制電路BC輸出的控制信號(hào)CTA、CTB導(dǎo)通時(shí)，進(jìn)行偏壓的設(shè)置。圖42示出了表示該控制的表。
如果在圖42中所示的偏流的控制下，在時(shí)鐘信號(hào)等的每個(gè)預(yù)定周期進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作，這是在相鄰模數(shù)轉(zhuǎn)換操作之間允許的輸入電壓VIN電壓變化范圍等于輸出編碼0-15的一個(gè)輸出編碼的量(參看圖38)的假定下進(jìn)行的。即，這是在下述假定下進(jìn)行的在某些時(shí)間點(diǎn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換操作中輸入電壓VIN的電壓值與在一個(gè)周期之前的模數(shù)轉(zhuǎn)換操作中執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作時(shí)的輸入電壓VIN相比，產(chǎn)生的電壓變化對(duì)應(yīng)于一個(gè)比較器的量。不用說(shuō)，因?yàn)檩斎腚妷篤IN是連續(xù)變化的模擬信號(hào)，所以，通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)要作為輸出編碼建立的電壓寬度或模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的周期等，該假定可以變?yōu)檫m當(dāng)?shù)臈l件。
如果假設(shè)輸入電壓VIN在模數(shù)轉(zhuǎn)換操作時(shí)處于電壓值V8-V9的電壓范圍中，可以認(rèn)為，在下一個(gè)轉(zhuǎn)換操作時(shí)可以變?yōu)檩斎腚妷篤IN的電壓值處于擴(kuò)展了一個(gè)輸出編碼的量的電壓值范圍V7-V10中。
然后，通過(guò)將為電壓電平V7-V10提供的比較器CP7-CP10中的比較器CP8-CP9的偏壓設(shè)置為偏壓VB，可以為比較器CP8、CP9提供足夠的偏流。
與此相反，對(duì)于為在下一個(gè)轉(zhuǎn)換操作時(shí)不會(huì)變?yōu)檩斎腚妷篤IN電壓電平VRL到V5和V12到VRH提供的比較器CP1-CP5和CP12-CP15，可以限制偏流。其原因是在下一個(gè)轉(zhuǎn)換操作時(shí)，比較器CP1-CP5和CP12-CP15的輸出信號(hào)OUT1-OUT5和OUT12-OUT15可能不反相，從而不需要確?？焖匐娐凡僮鳌Ｍㄟ^(guò)將比較器CP1-CP5和CP12-CP15的偏壓設(shè)為低于偏壓VB的偏壓VA，比較器CP1-CP5和CP12-CP15的偏流變?yōu)橛邢薜碾娏髦?。從而可減少比較器CP1-CP5和CP12-CP15的電流消耗。
這里，沒(méi)有直接從外部為比較器CP6、CP7和CP10、CP11建立偏壓。引到各偏流源電路B1-B15的偏流設(shè)置端子(Vb)的偏壓線NB1-NB15通過(guò)電阻元件RB1-RB15串聯(lián)連接。因此，要為比較器CP6、CP7和CP10、CP11建立的偏壓變?yōu)橥ㄟ^(guò)電阻元件RB5-RB7和RB9-RB11對(duì)偏壓VA、VB分壓得到的電壓值。該電路在提供中等偏流的狀態(tài)下工作。
作為上述偏流設(shè)置的結(jié)果，進(jìn)一步受限的電流值加到在模數(shù)轉(zhuǎn)換操作期間處于輸入電壓VIN的電壓變化范圍內(nèi)的比較器CP7-CP10中的比較器CP7、CP10。但是，輸入電壓VIN位于電壓變化范圍V7-V10中哪一個(gè)電壓范圍可由位于四個(gè)比較器CP7-CP10內(nèi)側(cè)的兩個(gè)比較器CP8、CP9確定。因此，足夠的偏流只需加到比較器CP7-CP10中的比較器CP8、CP9上。
該設(shè)置是這樣進(jìn)行的提供具有與比較器CP1-CP15相同結(jié)構(gòu)，并用于輸出相同比較結(jié)果的比較器CP21-CP35，然后輸入輸出信號(hào)OUT21-OUT35到偏壓控制電路BC。即，根據(jù)某些時(shí)間點(diǎn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果，可以建立在下一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換操作中各比較器CP1-CP15的偏流的供應(yīng)。該設(shè)置只需要在每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK1、CLK2的一個(gè)周期中進(jìn)行，并且其操作性能可以比用于模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的比較器CP1-CP15低。因此，可以限制供給比較器CP21-CP35的偏流，從而比較器CP21-CP35可以完成低電流消耗的操作。
在圖43中示出了上述各比較器CP1-CP15的偏流。在圖43中，假設(shè)來(lái)自偏壓VA、VB的偏流分別為20μA、50μA。該圖中橫坐標(biāo)軸表示比較器CP1-CP15，縱坐標(biāo)表示偏流。
50μA的偏流加到建立了偏壓VB的比較器CP8、CP9。另一方面，20μA的偏流加到建立了偏壓VA的比較器CP1-CP5和CP12-CP15。因?yàn)樵跊](méi)有直接建立偏壓的比較器CP6、CP7和CP10、CP11上建立了通過(guò)對(duì)偏壓VA、VB平均分壓得到的電壓，所以偏流也是均分。因此，30μA的偏流加到比較器CP6、CP11上，40μA的偏流加到比較器CP7、CP10上。
這里需要注意的是，存在由提供給比較器的偏流的差別導(dǎo)致的偏差電壓。通常已知，如果加到兩個(gè)比較器的偏流不同，這些比較器之間就會(huì)出現(xiàn)圖44所示的偏差電壓。該圖顯示出偏差電壓相應(yīng)于偏流差而增加。如果偏差電壓增加到輸出編碼的量以上，則不能輸出正確的輸出編碼，而產(chǎn)生誤碼。
根據(jù)圖37的實(shí)施例，通過(guò)將從低電壓值VRL到高電壓值VRH的輸入電壓范圍等分為16部分得到的電壓為一個(gè)輸出編碼的電壓范圍。例如，如果VRH＝2V，VRL＝0.5V，則輸出編碼的電壓范圍為(2-0.5)÷16≈94mV。不產(chǎn)生誤碼的偏差電壓必須小于94mV。由圖8可見(jiàn)，相鄰比較器之間的偏流差必須小于大約15μA。
因此，在作為夾在偏流設(shè)為20μA和50μA的比較器CP1-CP5、CP12-CP15和CP8、CP9之間的比較器，每側(cè)有兩個(gè)比較器作為比較器對(duì)CP6、CP7和CP10、CP11的實(shí)施例中(參看圖42)，相鄰的比較器之間的偏流差為10μA。由圖44可以看出，偏差電壓為62.5mV，小于產(chǎn)生誤碼的偏差電壓94mV，但是沒(méi)有隨著模數(shù)轉(zhuǎn)換操作產(chǎn)生誤碼。
如果沒(méi)有直接從外部建立偏壓的比較器的量從兩個(gè)進(jìn)一步增加，偏流的差將進(jìn)一步降低，從而改善偏差電壓。
對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出編碼的量的電壓范圍可以通過(guò)相應(yīng)于低電壓值VRL、高電壓值VRH以及輸出編碼的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整來(lái)適當(dāng)設(shè)置，從而防止誤碼的出現(xiàn)。在模數(shù)轉(zhuǎn)換操作期間為在輸入電壓VIN的電壓變化數(shù)量范圍內(nèi)的比較器確保足夠的偏流，從而維持轉(zhuǎn)換速度，并且限制在輸入電壓VIN的電壓變化范圍之外的比較器的偏流。通過(guò)進(jìn)行低偏流操作的比較器CP21-CP35，可執(zhí)行低電流消耗的操作。同時(shí)，可以抑制在比較器之間出現(xiàn)的偏差電壓，從而防止模數(shù)轉(zhuǎn)換操作中出現(xiàn)誤碼。
雖然在上述介紹中，以輸入電壓VIN在模數(shù)轉(zhuǎn)換操作時(shí)在電壓值V8到V9之間的情況作為例子進(jìn)行了介紹，不用說(shuō)，對(duì)于其它電壓值的情況下也可以進(jìn)行相同的設(shè)置。
圖45示出了本發(fā)明的實(shí)施例的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的修改例。該結(jié)構(gòu)通過(guò)去掉圖37中的比較器CP21-CP35和偏流源電路B21-B35來(lái)實(shí)現(xiàn)。比較器CP1-CP15的輸出信號(hào)OUT1-OUT15代替比較器CP21-CP35的輸出信號(hào)OUT21-OUT35輸入到偏壓控制電路BC。因?yàn)樵趫D37中，對(duì)于比較器CP1-CP15和比較器CP21-CP35，相同的輸入信號(hào)(輸入電壓VIN和參考電壓V1-V15)輸入到位于相同的電壓變化量中的比較器，并且轉(zhuǎn)換速度確保足夠的偏流，所以得到相同的輸出信號(hào)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)該修改。此外，還提供用針對(duì)第三偏壓VC的控制信號(hào)CTC控制的開(kāi)關(guān)部分SW-C。
因?yàn)樘峁┝碎_(kāi)關(guān)部分SW-C以及開(kāi)關(guān)部分SW-A、SW-B，并且在由控制信號(hào)CTC選擇的偏壓線NB1-NB15上建立偏壓VC，所以可以建立三種偏壓VA-VC。通過(guò)在一個(gè)偏壓線和從兩端的偏壓線NB1、NB15起到預(yù)定位置的中間偏壓線上建立相應(yīng)的偏壓VA-VC，也可向沒(méi)有直接建立偏壓VA-VC的偏壓線上提供四種或更多種偏流。
此外，因?yàn)闆](méi)有提供比較器CP21-CP35和偏流源電路B21-B35，能夠進(jìn)行更低功耗的操作。該改進(jìn)能夠非常方便地減小電路規(guī)模。
如上面詳細(xì)說(shuō)明的，電阻元件RB1-RB15串聯(lián)連接在電流源電路的偏流設(shè)置端子(Vb)和本實(shí)施例的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路之間。因此，在沒(méi)有建立預(yù)定的偏壓VA、VB的偏流設(shè)置端子(Vb)上建立通過(guò)用電阻元件RB1-RB15對(duì)各預(yù)定的偏壓VA、VB分壓得到的電壓。夾在由不同條件激活的比較器CP1-CP15之間的比較器CP1-CP15可以被供以在由預(yù)定的偏壓VA、VB提供的偏流之間的中間偏流。
比較器CP8、CP9是對(duì)在下一次模數(shù)轉(zhuǎn)換操作時(shí)電壓變化的、并且包括輸入電壓VIN的電壓值的電壓區(qū)執(zhí)行比較操作的第一比較器，可以通過(guò)作為第一設(shè)置電壓的偏壓VB保持正常比較條件，從而確保快速比較操作。因?yàn)樽鳛閷?duì)在預(yù)定電壓區(qū)之外的電壓值進(jìn)行比較操作的第二比較器的比較器CP1-CP5和CP12-CP15不保持正常比較操作條件，所以偏流可由作為第二設(shè)置電壓的偏壓VA降低，從而實(shí)現(xiàn)功率節(jié)省條件。
雖然對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換操作期間在輸入電壓VIN的電壓變化范圍內(nèi)的比較器確保足夠的偏流以保持轉(zhuǎn)換速度，但在輸入電壓VIN的電壓變化范圍之外的比較器的偏流受到限制。這使得低電流消耗操作與進(jìn)行低偏流操作的比較器CP21-CP35能夠一起進(jìn)行。同時(shí)，可以抑制在比較器之間出現(xiàn)的偏差電壓，從而防止模數(shù)轉(zhuǎn)換操作中的誤碼。
這里，通過(guò)根據(jù)低電壓值VRL、高電壓值VRH和輸出編碼的數(shù)量進(jìn)行的調(diào)節(jié)，相對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出編碼的量設(shè)置電壓范圍，從而防止在模數(shù)轉(zhuǎn)換操作中誤碼的出現(xiàn)。
如果預(yù)定的偏壓VA、VB建立在包括其兩端的三個(gè)或更多的偏流設(shè)置端子(Vb)上，則可以為每個(gè)比較器CP1-CP15提供三種或更多種偏流。此外，如果在包括其兩端和中間位置的偏流設(shè)置端子(Vb)的四個(gè)或更多個(gè)偏流設(shè)置端子(Vb)上建立預(yù)定的偏壓VA-VC，則可以為每個(gè)比較器CP1-CP15提供四種或更多種偏流。
此外，偏壓VA-VC的設(shè)置可以通過(guò)根據(jù)控制信號(hào)CTA-CTC控制開(kāi)關(guān)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。
此外，在相鄰比較器CP1-CP15之間的偏差電壓可以設(shè)置得比模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中的電壓分辨率更小，從而在模數(shù)轉(zhuǎn)換操作中不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換誤差。
同時(shí)，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，不用說(shuō)，可以在不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和修改。
例如，雖然在本實(shí)施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路作為功能電路的例子進(jìn)行了介紹，但是本發(fā)明并不限于本例子。例如，根據(jù)本發(fā)明，能夠確保有效電路操作的偏流只加到在下一個(gè)操作中預(yù)計(jì)被激活的電路單元上，而限制加到預(yù)計(jì)不會(huì)被激活的電路單元上的偏流以進(jìn)行低電流消耗操作，因此本發(fā)明可應(yīng)用于下一個(gè)操作條件根據(jù)當(dāng)前操作條件來(lái)確定的功能電路上。不直接涉及電路操作的電路單元可以在低電流消耗條件下激活，同時(shí)保持其電路操作性能。
雖然介紹了偏流由兩種或三種偏壓VA-VC建立的例子，但是允許通過(guò)提供更多的開(kāi)關(guān)部分建立四種或更多種偏壓。
雖然介紹了在由偏壓VA、VB建立的比較器之間存在兩個(gè)比較器的例子，但是允許適當(dāng)?shù)亟⒈容^器的數(shù)量，并根據(jù)伴隨偏流差的偏差電壓以及根據(jù)對(duì)應(yīng)于低電壓值VRL、高電壓值VRH和輸出編碼的數(shù)量的一個(gè)輸出編碼的量對(duì)應(yīng)的電壓范圍調(diào)節(jié)偏流差。因此，可以調(diào)節(jié)比較器之間的偏差電壓。
本發(fā)明能夠提供模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，包括具有多個(gè)比較器的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，具體的，電流源電路和能夠降低用于比較條件不變的比較器的偏流同時(shí)確保比較條件變化的比較器的必要的偏流的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，從而保持模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的電路性能。
權(quán)利要求
1.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)第一比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)第一比較器構(gòu)成為對(duì)每一個(gè)比較器，可通過(guò)控制信號(hào)選擇正常工作狀態(tài)或低功耗狀態(tài)，包括比較器控制電路部分，用來(lái)根據(jù)基于預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓用第一時(shí)鐘信號(hào)或不同于第一時(shí)鐘信號(hào)的第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)使所述多個(gè)第一比較器中的一部分第一比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使其余第一比較器保持在低功耗狀態(tài)。
2.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)第一比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)第一比較器構(gòu)成為對(duì)每一個(gè)比較器，可通過(guò)控制信號(hào)選擇工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，包括比較器控制電路部分，用來(lái)根據(jù)基于預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓用第一時(shí)鐘信號(hào)或不同于第一時(shí)鐘信號(hào)的第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)使所述多個(gè)第一比較器中的一部分第一比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，并使其余第一比較器保持在休眠狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中比較器控制電路部分使用第二時(shí)鐘信號(hào)，第二時(shí)鐘信號(hào)雖然與第一時(shí)鐘信號(hào)同步，但與第一時(shí)鐘信號(hào)具有不同的相位，或頻率是第一時(shí)鐘信號(hào)的整數(shù)倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，包括輸入信息產(chǎn)生電路部分，具有q個(gè)在第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)下工作的第二比較器，并且每個(gè)第二比較器參考q個(gè)(q＞3的自然數(shù))參考電壓中的一個(gè)，并分別將在預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓與參考電壓進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果作為輸入信息信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有q個(gè)第一比較器，每個(gè)第一比較器分別參考q個(gè)參考電壓中的一個(gè)，并分別將當(dāng)前的模擬電壓與參考電壓進(jìn)行比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有q個(gè)第一比較器，每個(gè)第一比較器分別參考q個(gè)參考電壓中的一個(gè)，并分別將當(dāng)前的模擬電壓與參考電壓進(jìn)行比較，其中，比較器控制電路部分當(dāng)輸入表示存在至少一個(gè)已判定在預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓大于其參考電壓的第二比較器的輸入信息信號(hào)時(shí)，使與作出上述判定的第二比較器中最高級(jí)別的比較器參考相同參考電壓的特定第一比較器以及在預(yù)定的情況下與該特定第一比較器相鄰的至少一個(gè)第一比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，并保持剩余的第一比較器處于休眠狀態(tài)，并且當(dāng)輸入表示不存在已判定在預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓大于其參考電壓的第二比較器的輸入信息信號(hào)時(shí)，使最低級(jí)別的第一比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，并保持剩余的第一比較器處于休眠狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述預(yù)定的情況是指至少存在一個(gè)比所述特定第一比較器高一級(jí)的第一比較器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中輸入信息產(chǎn)生電路部分使用第二時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)比第一時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期短的時(shí)間之前輸入的模擬電壓產(chǎn)生輸入信息信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有第一比較器，它們是m個(gè)第一比較器，各參考m個(gè)(m是自然數(shù)，m＞7)參考電壓中的一個(gè)，它們分為n組(n是自然數(shù)，n＞3，m≥2n)，每組包括從低級(jí)到高級(jí)或從高級(jí)到低級(jí)排列的int(m/n)或int(m/n)+1個(gè)第一比較器(其中int(a)是對(duì)實(shí)數(shù)a取整的函數(shù))，以及n-1個(gè)第二比較器，每個(gè)第二比較器參考m個(gè)參考電壓中，屬于n-1個(gè)組中除了最低級(jí)別組之外的第一比較器中的組內(nèi)最低級(jí)第一比較器所參考的n-1個(gè)組參考電壓中的一個(gè)，所述組內(nèi)最低級(jí)第一比較器分別位于各自的組中的最低級(jí)位置；并且第二比較器在第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)下工作，以該時(shí)鐘信號(hào)確定的定時(shí)分別比較輸入的模擬電壓和所述組參考電壓，并用比較結(jié)果作為輸入信息信號(hào)，其中比較器控制電路部分根據(jù)n-1個(gè)第二比較器的作為輸入信息信號(hào)的比較結(jié)果使第一比較器按組進(jìn)入工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有第一比較器，它們是m個(gè)第一比較器，各參考m個(gè)(m是自然數(shù)，m＞7)參考電壓中的一個(gè)，它們分為n組(n是自然數(shù)，n＞3，m≥2n)，每組包括從低級(jí)到高級(jí)或從高級(jí)到低級(jí)排列的int(m/n)或int(m/n)+1個(gè)第一比較器(其中int(a)是對(duì)實(shí)數(shù)a取整的函數(shù))，以及n-1個(gè)第二比較器，每個(gè)第二比較器參考m個(gè)參考電平中，屬于n-1個(gè)組中除了最低級(jí)別組之外的第一比較器中的組內(nèi)最低級(jí)第一比較器所參考的n-1個(gè)組參考電壓中的一個(gè)，所述組內(nèi)最低級(jí)別第一比較器分別位于各自的組中的最低級(jí)位置，并且第二比較器在第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)下工作，以該時(shí)鐘信號(hào)確定的定時(shí)分別比較輸入的模擬電壓和所述組參考電壓，并用比較結(jié)果作為輸入信息信號(hào)，其中，比較器控制電路部分當(dāng)比較結(jié)果表明存在至少一個(gè)第二比較器已判定模擬電壓大于其組參考電壓時(shí)，使屬于上述組中的下述組的第一比較器進(jìn)入工作狀態(tài)參考與在作出上述判定的第二比較器中最高級(jí)別的第二比較器所參考的組參考電壓相同的參考電壓的第一比較器所屬的特定組，以及當(dāng)存在比該特定組高一級(jí)的組時(shí)，該高一級(jí)的組，以及當(dāng)存在比該特定組低一級(jí)的組時(shí)，該低一級(jí)的組，并使屬于剩余組的第一比較器保持于休眠狀態(tài)，并且當(dāng)不存在表示第二比較器已判定模擬電壓大于其組參考電壓的比較結(jié)果時(shí)，使屬于最低級(jí)別的組和比最低級(jí)的組高一級(jí)的組的第一比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，并使屬于剩余組的第一比較器保持休眠狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中第二比較器都為差分型比較器，在第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)下輸出比較結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述多個(gè)第一比較器都為斬波器型比較器，并且休眠狀態(tài)包括這樣一種狀態(tài)其中，在包含在該斬波器型比較器中的開(kāi)關(guān)中，用來(lái)通過(guò)短路邏輯器件的輸入端和輸入端而使邏輯器件出現(xiàn)本征電壓的短路開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述多個(gè)第一比較器都為差分型比較器，并且休眠狀態(tài)包括切斷流過(guò)包含在該差分型比較器中的恒流源的電流的狀態(tài)。
14.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)比較器構(gòu)成為對(duì)每一個(gè)比較器，可通過(guò)控制信號(hào)選擇正常工作狀態(tài)或低功耗狀態(tài)，包括比較器控制電路部分，用來(lái)根據(jù)基于前一次轉(zhuǎn)換所用的模擬電壓產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)在本次轉(zhuǎn)換中使所述多個(gè)比較器中的一部分進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使其余比較器保持于低功耗狀態(tài)。
15.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)比較器構(gòu)成為對(duì)每一個(gè)比較器，可通過(guò)控制信號(hào)選擇工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，包括比較器控制電路部分，用來(lái)根據(jù)基于前一次轉(zhuǎn)換所用的模擬電壓產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)在本次轉(zhuǎn)換中使所述多個(gè)比較器中的一部分進(jìn)入工作狀態(tài)，并使其余比較器保持于休眠狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，也把在前一次轉(zhuǎn)換中所述多個(gè)比較器的輸出作為輸入信息信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有p個(gè)比較器，分別參考p個(gè)參考電壓中的一個(gè)(p為自然數(shù)，p＞3)，其中比較器控制電路部分當(dāng)存在至少一個(gè)比較器在前一次轉(zhuǎn)換中已判定輸入的模擬電壓大于其參考電壓時(shí)，使作出上述判定的比較器中最高級(jí)別的特定比較器以及在預(yù)定的情況下與該特定比較器相鄰的至少一個(gè)比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，并使剩余比較器保持于休眠狀態(tài)，并且當(dāng)不存在在前一次轉(zhuǎn)換時(shí)已判定輸入的模擬電壓大于其參考電壓的比較器時(shí)，使最低級(jí)別的比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，并使剩余的比較器保持于休眠狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述預(yù)定的情況是指至少存在一個(gè)比最高級(jí)別的該特定比較器級(jí)別高的比較器。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有m個(gè)比較器，每個(gè)比較器參考m個(gè)(m是自然數(shù)，m＞7)參考電壓中的一個(gè)，其中當(dāng)比較器分為n組(n是自然數(shù)，n＞3，m≥2n)，每組包括從低級(jí)到高級(jí)或從高級(jí)到低級(jí)排列的int(m/n)或int(m/n)+1個(gè)比較器(其中int(a)是對(duì)實(shí)數(shù)a取整的函數(shù))時(shí)，比較器控制電路部分使比較器按組進(jìn)入工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有m個(gè)比較器，每個(gè)比較器參考m個(gè)(m是自然數(shù)，m＞7)參考電壓中的一個(gè)，其中當(dāng)分比較器為n組(n是自然數(shù)，n＞3，m≥2n)，每組包括從低級(jí)到高級(jí)或從高級(jí)到低級(jí)排列的int(m/n)或int(m/n)+1個(gè)比較器(其中int(a)是對(duì)實(shí)數(shù)a取整的函數(shù))時(shí)，比較器控制電路部分當(dāng)存在至少一個(gè)比較器在前一次轉(zhuǎn)換中判定輸入的模擬電壓大于其參考電壓時(shí)，使屬于作出上述判定的比較器中最高級(jí)別的比較器所屬的特定的組以及與該特定組相鄰的至少一個(gè)組的比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，并使屬于其余組的比較器保持于休眠狀態(tài)，并且當(dāng)不存在在前一次轉(zhuǎn)換中判定輸入的模擬電壓大于其參考電壓的比較器時(shí)，使屬于最低級(jí)的組或最低級(jí)的組和比最低級(jí)的組高一級(jí)的組的比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，并使屬于其余組的比較器保持于休眠狀態(tài)，
21.根據(jù)權(quán)利要求15的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述多個(gè)比較器都為斬波器型比較器，并且休眠狀態(tài)包括在包含在該斬波器型比較器中的開(kāi)關(guān)中，使用來(lái)通過(guò)短路邏輯器件的輸入端和輸入端而使該邏輯器件出現(xiàn)本征電壓的短路開(kāi)關(guān)元件成為斷開(kāi)狀態(tài)。
22.根據(jù)權(quán)利要求15的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述多個(gè)比較器都為差分型比較器，并且休眠狀態(tài)包括切斷流過(guò)包含在該差分型比較器中的恒流源的電流的狀態(tài)。
23.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)第一比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)第一比較器構(gòu)成為對(duì)每一個(gè)第一比較器通過(guò)控制信號(hào)選擇正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)，包括比較器控制電路部分，用來(lái)根據(jù)基于預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓用第一時(shí)鐘信號(hào)或不同于第一時(shí)鐘信號(hào)的第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)使多個(gè)第一比較器中的一部分進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使其余第一比較器保持于低功耗工作狀態(tài)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中比較器控制電路部分使用第二時(shí)鐘信號(hào)，第二時(shí)鐘信號(hào)雖然與第一時(shí)鐘信號(hào)同步，但與第一時(shí)鐘信號(hào)具有不同的相位，或頻率是第一時(shí)鐘信號(hào)的整數(shù)倍。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，包括輸入信息產(chǎn)生電路部分，具有q個(gè)在第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)下工作的第二比較器，并且每個(gè)第二比較器參考q個(gè)(q＞3的自然數(shù))參考電壓中的一個(gè)，并分別將在預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓與參考電壓進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果作為輸入信息信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有q個(gè)第一比較器，每個(gè)第一比較器分別參考q個(gè)參考電壓中的一個(gè)，并分別將當(dāng)前的模擬電壓與參考電壓進(jìn)行比較。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有q個(gè)第一比較器，每個(gè)第一比較器分別參考q個(gè)參考電壓中的一個(gè)，并分別將當(dāng)前的模擬電壓與參考電壓進(jìn)行比較。其中比較器控制電路部分當(dāng)輸入表示存在至少一個(gè)第二比較器已判定在預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓大于其參考電壓的輸入信息信號(hào)時(shí)，在所述q個(gè)第一比較器中，使下述第一比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)；與作出上述判定的第二比較器中最高級(jí)別的比較器參考相同參考電壓的特定的第一比較器，以及當(dāng)存在比該特定的第一比較器高一級(jí)的第一比較器時(shí)，該高一級(jí)的第一比較器，以及當(dāng)存在比該特定的第一比較器高兩級(jí)的第一比較器時(shí)，該高兩級(jí)的第一比較器，以及當(dāng)存在比該特定的第一比較器低一級(jí)的第一比較器時(shí)，該低一級(jí)的第一比較器，并使剩余第一比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)，當(dāng)輸入表示不存在已判定在預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓大于其參考電壓的第二比較器的輸入信息信號(hào)時(shí)，使最低級(jí)別的第一比較器和比最低級(jí)別高一級(jí)的第一比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使其余的第一比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中輸入信息產(chǎn)生電路部分，使用第二時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)比第一時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期短的時(shí)間之前輸入的模擬電壓產(chǎn)生輸入信息信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求23的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有第一比較器，它們是m個(gè)第一比較器，每個(gè)第一比較器參考m個(gè)(m是自然數(shù)，m＞7)參考電壓中的一個(gè)，它們分為n組(n是自然數(shù)，n＞3，m≥2n)，每組包括從低級(jí)到高級(jí)或從高級(jí)到低級(jí)排列的int(m/n)或int(m/n)+1個(gè)第一比較器(其中int(a)是對(duì)實(shí)數(shù)a取整的函數(shù))，以及n-1個(gè)第二比較器，每個(gè)第二比較器參考m個(gè)參考電壓中，屬于n-1個(gè)組中除了最低級(jí)別組之外的第一比較器中的組內(nèi)最低級(jí)第一比較器所參考的n-1個(gè)組參考電平中的一個(gè)，所述組內(nèi)最低級(jí)第一比較器分別位于各自的組中的最低級(jí)位置，并且第二比較器在第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)下工作，以該時(shí)鐘信號(hào)確定的定時(shí)分別比較輸入的模擬電壓和所述組參考電壓，并用比較結(jié)果作為輸入信息信號(hào)，其中比較器控制電路部分根據(jù)n-1個(gè)第二比較器的作為輸入信息信號(hào)的比較結(jié)果使第一比較器按組進(jìn)入正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)。
30.根據(jù)權(quán)利要求23的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有第一比較器，它們是m個(gè)第一比較器，各參考m個(gè)(m是自然數(shù)，m＞7)參考電壓中的一個(gè)，它們分為n組(n是自然數(shù)，n＞3，m≥2n)，每組包括從低級(jí)到高級(jí)或從高級(jí)到低級(jí)排列的int(m/n)或int(m/n)+1個(gè)第一比較器(其中int(a)是對(duì)實(shí)數(shù)a取整的函數(shù))，以及n-1個(gè)第二比較器，每個(gè)第二比較器參考m個(gè)參考電壓中，屬于n-1個(gè)組中除了最低級(jí)別組之外的第一比較器中的組內(nèi)最低級(jí)第一比較器所參考的n-1個(gè)組參考電壓中的一個(gè)，所述組內(nèi)最低級(jí)第一比較器分別位于各自的縛中的最低級(jí)位置，并且第二比較器在第一時(shí)鐘信號(hào)或第二時(shí)鐘信號(hào)下工作，以該時(shí)鐘信號(hào)確定的定時(shí)分別比較輸入的模擬電壓和所述組參考電壓，并用比較結(jié)果作為輸入信息信號(hào)，其中，比較器控制電路部分當(dāng)比較結(jié)果表明存在至少一個(gè)第二比較器已判定模擬電壓大于其組參考電壓時(shí)，使屬于上述組中的下述組的第一比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)參考與在作出上述判定的第二比較器中最高級(jí)別的第二比較器所參考的組參考電壓相同的參考電壓的第一比較器所屬的特定組，以及當(dāng)存在比該特定組高一級(jí)的組時(shí)，該高一級(jí)的組，以及當(dāng)存在比該特定組高兩級(jí)的組時(shí)，該高兩級(jí)的組，以及當(dāng)存在比該特定組低一級(jí)的組時(shí)，該低一級(jí)的組，以及當(dāng)存在比該特定組低兩級(jí)的組時(shí)，該低兩級(jí)的組，以及并使屬于其余組的第一比較器保持于低功耗工作狀態(tài)，當(dāng)比較結(jié)果表明不存在已判定模擬電壓大于其組參考電壓的第二比較器時(shí)，使屬于最低級(jí)的組以及比最低級(jí)的組高一級(jí)和兩級(jí)的組的第一比較器進(jìn)入正常于工作狀態(tài)，并使屬于其余組的第一比較器保持于低功耗工作狀態(tài)。
31.根據(jù)權(quán)利要求25的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中第二比較器都為差分型比較器，在第一時(shí)鐘信號(hào)和第二時(shí)鐘信號(hào)下輸出比較結(jié)果。
32.根據(jù)權(quán)利要求23的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述多個(gè)第一比較器都為斬波器型比較器，該斬波器型比較器包括邏輯器件，該邏輯器件構(gòu)成為能夠選擇以下?tīng)顟B(tài)中的至少一種，正常狀態(tài)，其中當(dāng)通過(guò)短路其輸入端和輸出端而出現(xiàn)本征電壓時(shí)，流過(guò)較大的直通電流，以及低功耗狀態(tài)，其中當(dāng)使本征電壓出現(xiàn)時(shí)流過(guò)的直通電流比正常狀態(tài)時(shí)小，從而使功耗小于正常狀態(tài)，并且低功耗工作狀態(tài)包括為該斬波器型比較器的該邏輯器件選擇的低功耗狀態(tài)。
33.根據(jù)權(quán)利要求23的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述多個(gè)第一比較器都為差分型比較器，并且該差分型比較器構(gòu)成為能夠選擇以下?tīng)顟B(tài)中的至少一種，正常狀態(tài)，其中第一恒流流過(guò)包含在該比較器中的差分電路，以及低功耗狀態(tài)，其中小于第一恒流的第二恒流流過(guò)差分電路，從而功耗小于正常狀態(tài)，并且低功耗工作狀態(tài)包括為該差分型比較器選擇的低功耗狀態(tài)。
34.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，為并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，用來(lái)根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)用多個(gè)比較器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，所述多個(gè)比較器構(gòu)成為對(duì)每一個(gè)比較器通過(guò)控制信號(hào)選擇正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)，包括比較器控制電路部分，用來(lái)根據(jù)基于前一次轉(zhuǎn)換時(shí)所用的模擬電壓產(chǎn)生的輸入信息信號(hào)輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)在本次轉(zhuǎn)換時(shí)使所述多個(gè)比較器中的一部分進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使其余比較器保持于低功耗工作狀態(tài)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，也把在前一次轉(zhuǎn)換中所述多個(gè)比較器的輸出作為輸入信息信號(hào)。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有p個(gè)比較器，分別參考p個(gè)參考電壓中的一個(gè)(p為自然數(shù)，p＞3)，其中比較器控制電路部分當(dāng)存在至少一個(gè)比較器在前一次轉(zhuǎn)換中已判定輸入的模擬電壓大于其參考電壓時(shí)，使下述比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)作出上述判定的比較器中最高級(jí)別的特定比較器，以及當(dāng)存在比該特定比較器高一級(jí)的比較器時(shí)，該高一級(jí)的比較器，以及當(dāng)存在比該特定比較器高兩級(jí)的比較器時(shí)，該高兩級(jí)的比較器，以及當(dāng)存在比該特定比較器低一級(jí)的比較器時(shí)，該低一級(jí)的比較器，以及并使其余比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)，當(dāng)不存在在前一次轉(zhuǎn)換時(shí)判定輸入的模擬電壓大于其參考電壓的比較器時(shí)，使最低級(jí)別的比較器和比最低級(jí)高一級(jí)的比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使其余的比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。
37.根據(jù)權(quán)利要求34的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有m個(gè)比較器，每個(gè)比較器參考m個(gè)(m是自然數(shù)，m＞7)參考電壓中的一個(gè)，其中當(dāng)比較器分為n組(n是自然數(shù)，n＞3，m≥2n)，每組包括從低級(jí)到高級(jí)或從高級(jí)到低級(jí)排列的int(m/n)或int(m/n)+1個(gè)比較器(其中int(a)是對(duì)實(shí)數(shù)a取整的函數(shù))時(shí)，比較器控制電路部分使比較器按組進(jìn)入正常工作狀態(tài)或低功耗工作狀態(tài)。
38.根據(jù)權(quán)利要求34的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，具有m個(gè)比較器，每個(gè)比較器參考m個(gè)(m是自然數(shù)，m＞7)參考電壓中的一個(gè)，其中當(dāng)分比較器為n組(n是自然數(shù)，n＞3，m≥2n)，每組包括從低級(jí)到高級(jí)或從高級(jí)到低級(jí)排列的int(m/n)或int(m/n)+1個(gè)比較器(其中int(a)是對(duì)實(shí)數(shù)a取整的函數(shù))時(shí)，比較器控制電路部分當(dāng)存在至少一個(gè)比較器在前一次轉(zhuǎn)換中判定輸入的模擬電壓大于其參考電壓時(shí)，使屬于下述組的比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)作出上述判定的比較器中最高級(jí)別的比較器所屬的特定組，以及當(dāng)存在比該特定組高一級(jí)的組時(shí)，該高一級(jí)的組，以及當(dāng)存在比該特定組高兩級(jí)的組時(shí)，該高兩級(jí)的組，以及當(dāng)存在比該特定組低一級(jí)的組時(shí)，該低一級(jí)的組，以及當(dāng)存在比該特定組低兩級(jí)的組時(shí)，該低兩級(jí)的組，以及并使屬于其余組的比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)，當(dāng)不存在在前一次轉(zhuǎn)換中判定輸入的模擬電壓大于其參考電壓的比較器時(shí)，使屬于最低級(jí)的組和比最低級(jí)的組高一級(jí)的組或最低級(jí)的組和比最低級(jí)的組高一級(jí)和兩級(jí)的組的比較器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并使屬于其余組的比較器進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)，
39.根據(jù)權(quán)利要求34的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述多個(gè)比較器都為斬波器型比較器，該斬波器型比較器包括一邏輯器件，該邏輯器件構(gòu)成為能夠選擇以下?tīng)顟B(tài)中的至少一種正常狀態(tài)，其中當(dāng)通過(guò)短路其輸入端和輸出端而出現(xiàn)本征電壓時(shí)，流過(guò)較大的直通電流，以及低功耗狀態(tài)，其中當(dāng)出現(xiàn)本征電壓時(shí)流過(guò)的直通電流比正常狀態(tài)時(shí)小，從而功耗小于正常狀態(tài)，并且所述低功耗工作狀態(tài)包括為該斬波器型比較器的該邏輯器件選擇的低功耗狀態(tài)。
40.根據(jù)權(quán)利要求34的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述多個(gè)比較器都為差分型比較器，并且該差分型比較器構(gòu)成為能夠選擇以下?tīng)顟B(tài)中的一種正常狀態(tài)，其中第一恒流流過(guò)包含在該比較器中的差分電路，以及低功耗狀態(tài)，其中小于第一恒流的第二恒流流過(guò)該差分電路，從而功耗小于正常狀態(tài)，所述低功耗工作狀態(tài)包括為該差分型比較器選擇的低功耗狀態(tài)。
41.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，包括具有多個(gè)比較器的并行模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路包括用于提供偏流的偏流源部分，為所述多個(gè)比較器的每一個(gè)提供偏流源部分；為每一個(gè)偏流源部分提供的偏流設(shè)置端子，設(shè)置偏流設(shè)置端子上的偏壓來(lái)調(diào)節(jié)偏流；以及連接相鄰的偏流設(shè)置端子的電阻元件。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中，在通過(guò)電阻元件串聯(lián)連接的三個(gè)或更多個(gè)偏流設(shè)置端子中，為離兩端預(yù)定距離內(nèi)的偏流設(shè)置端子，至少包括兩端的兩個(gè)偏流設(shè)置端子，設(shè)置預(yù)定的偏壓。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中，在通過(guò)電阻元件串聯(lián)連接的四個(gè)或更多個(gè)偏流設(shè)置端子中，為離兩端預(yù)定距離內(nèi)的偏流設(shè)置端子，至少包括兩端的兩個(gè)偏流設(shè)置端子，以及在中間位置的一個(gè)偏流設(shè)置端子，設(shè)置預(yù)定的偏壓。
44.根據(jù)權(quán)利要求41的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，還包括開(kāi)關(guān)部分，用于針對(duì)各偏流設(shè)置端子控制偏壓的設(shè)置/不設(shè)置。
45.根據(jù)權(quán)利要求41的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中提供兩種或更多種類(lèi)型的電壓值不同的偏壓，并且為每種類(lèi)型的偏壓提供開(kāi)關(guān)部分。
46.根據(jù)權(quán)利要求41的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中在分別設(shè)置了兩種電壓值不同的偏壓的兩個(gè)偏流設(shè)置端子和在中間位置的所述偏流設(shè)置端子通過(guò)電阻元件串聯(lián)連接的情況下，由所述兩種偏壓以及由電阻元件對(duì)在中間位置的偏流設(shè)置端子分壓得到的等分電壓建立的相鄰比較器偏流差引起的偏差電壓比模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的固有電壓分辨率小。
47.根據(jù)權(quán)利要求41的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中在分別設(shè)置了兩種電壓值不同的偏壓的兩個(gè)偏流設(shè)置端子和中間位置的偏流設(shè)置端子通過(guò)電阻元件串聯(lián)連接的情況下，由兩種電壓值不同的偏壓建立的比較器之間的偏流差比模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的固有電壓分辨率大。
48.根據(jù)權(quán)利要求41的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中，所述多個(gè)比較器至少分為第一比較器、與第一比較器相鄰的預(yù)定數(shù)量的中間比較器和第二比較器，為進(jìn)行與包括輸入電壓的電壓值的預(yù)定電壓區(qū)中的參考電壓有關(guān)的比較操作的第一比較器的偏流設(shè)置端子設(shè)置第一設(shè)置電壓，以及為第二比較器的偏流設(shè)置端子設(shè)置第二設(shè)置電壓。
49.根據(jù)權(quán)利要求41的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，其中所述預(yù)定數(shù)量的中間比較器的數(shù)量為由通過(guò)串聯(lián)連接第一和第二比較器的偏流設(shè)置端子的電阻元件在第一設(shè)置電壓和第二設(shè)置電壓之間分壓得到的分壓電壓而導(dǎo)致的建立在中間比較器的偏流設(shè)置端子之間的偏流差引起的偏差電壓比模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的固有電壓分辨率小。
50.為由多個(gè)電路單元構(gòu)成的功能電路提供偏流的電流源電路，該電流源電路包括提供偏流的偏流源部分，為所述多個(gè)電路單元中的每一個(gè)提供偏流源部分；為每一個(gè)偏流源部分提供的偏流設(shè)置端子，設(shè)置偏流設(shè)置端子上的偏壓來(lái)調(diào)節(jié)偏流；以及連接相鄰的偏流設(shè)置端子的電阻元件。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的電流源電路，其中，在通過(guò)電阻元件串聯(lián)連接的三個(gè)或更多個(gè)偏流設(shè)置端子中，為位于距兩端預(yù)定距離內(nèi)的偏流設(shè)置端子，至少包括兩端的兩個(gè)偏流設(shè)置端子，設(shè)置預(yù)定的偏壓。
52.根據(jù)權(quán)利要求50的電流源電路，其中，在通過(guò)電阻元件串聯(lián)連接的四個(gè)或更多個(gè)偏流設(shè)置端中，為位于距兩端預(yù)定距離內(nèi)的偏流設(shè)置端子，至少包括兩端的兩個(gè)偏流設(shè)置端子，和中間位置的一個(gè)偏流設(shè)置端子，設(shè)置預(yù)定的偏壓。
53.根據(jù)權(quán)利要求50的電流源電路，還包括開(kāi)關(guān)部分，用于對(duì)各偏流設(shè)置端子控制偏壓的設(shè)置/不設(shè)置。
54.根據(jù)權(quán)利要求50的電流源電路，其中，提供兩種或更多種類(lèi)型的電壓值不同的偏壓，并且為每種類(lèi)型的偏壓提供開(kāi)關(guān)部分。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路和電流源電路。通過(guò)使用時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)預(yù)定時(shí)間之前輸入的模擬電壓，能夠適當(dāng)選擇要工作的比較器和要休眠的比較器，休眠的比較器功耗低。并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路200根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK以預(yù)定時(shí)間間隔用斬波器型比較器1－7將模擬電壓VIN轉(zhuǎn)換為數(shù)字值DOUT。比較器1－7可以由第一和第二設(shè)置信號(hào)CONT1A等分別設(shè)置為工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)。比較器控制電路部分211對(duì)前一次轉(zhuǎn)換中的比較器輸出OUT1－OUT7進(jìn)行預(yù)定的邏輯處理，以產(chǎn)生第一和第二設(shè)置信號(hào)CONT1A等，并使一部分比較器進(jìn)入工作狀態(tài)，而使其余比較器保持于休眠狀態(tài)。
文檔編號(hào)H03M1/00GK1467916SQ0313842
公開(kāi)日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月27日
發(fā)明者鈴木久雄, 伊藤正吾, 吾 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社