專(zhuān)利名稱(chēng)：Ad轉(zhuǎn)換裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及AD轉(zhuǎn)換裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
逐級(jí)比較型AD轉(zhuǎn)換器的S/N比取決于內(nèi)部比較器的精度。比較器產(chǎn)生的噪聲大小取決于該比較器的輸入端上的公共電位。因此，將內(nèi)部比較器的公共電位設(shè)定為最佳值， 可提高逐級(jí)比較型AD轉(zhuǎn)換器的S/N比。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 美國(guó)專(zhuān)利6400302號(hào)說(shuō)明書(shū)另外，已知的AD轉(zhuǎn)換器有具有電荷再分配型的差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的逐級(jí)比較型AD轉(zhuǎn)換器(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。該AD轉(zhuǎn)換器在逐級(jí)比較處理中，通過(guò)比較器比較由差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器輸出的差動(dòng)輸出電壓中的正極側(cè)電壓和負(fù)極側(cè)電壓，檢出差動(dòng)輸出電壓大致為0的DAC數(shù)據(jù)。但是，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器以公共電位為中心輸出在正極側(cè)及負(fù)極側(cè)上變化的差動(dòng)輸出電壓。所以，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器通過(guò)將正極側(cè)參考電位和負(fù)極側(cè)參考電位的中點(diǎn)電位設(shè)定為公共電位，而可以使差動(dòng)輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍成為最大。對(duì)此，在具有差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的逐級(jí)比較型AD轉(zhuǎn)換器中，比較器對(duì)差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器輸出的差動(dòng)輸出電壓中正極側(cè)電壓和負(fù)極側(cè)電壓進(jìn)行比較。因此，在以降低比較器發(fā)生的噪聲為目的而改變比較器的公共電位時(shí)，必須同時(shí)改變差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位。因此， 在具有差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的逐級(jí)比較型AD轉(zhuǎn)換器中，在降低比較器產(chǎn)生的噪聲的同時(shí)，很難擴(kuò)大差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，在本發(fā)明的第1方式中提供一種AD轉(zhuǎn)換裝置及這種AD轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，所述AD轉(zhuǎn)換裝置具有差動(dòng)放大器，其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)模擬輸入信號(hào)的差動(dòng)輸入電壓；電荷再分配型差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器，其輸出從對(duì)應(yīng)比較數(shù)據(jù)比較數(shù)據(jù)的差動(dòng)比較電壓減去上述差動(dòng)輸入電壓所得到的差動(dòng)輸出電壓；比較器，比較上述差動(dòng)輸出電壓中的正極側(cè)輸出電壓和負(fù)極側(cè)輸出電壓；控制部，其根據(jù)上述比較器的比較結(jié)果，確定上述差動(dòng)輸出電壓大致為0的上述比較數(shù)據(jù)，將確定的上述比較數(shù)據(jù)作為輸出數(shù)據(jù)輸出；以及設(shè)定部，其對(duì)應(yīng)上述比較器的公共電位的目標(biāo)值，設(shè)定上述差動(dòng)放大器的公共電位及上述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位的至少一方。另外，上述發(fā)明的概要并未列舉本發(fā)明的全部必要特征。這些特征群的次級(jí)組合也可構(gòu)成發(fā)明。


圖1表示本實(shí)施方式涉及的AD轉(zhuǎn)換裝置10的結(jié)構(gòu)。圖2表示本實(shí)施方式涉及的控制部18的動(dòng)作流程。圖3表示本實(shí)施方式涉及的差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14構(gòu)成的一例。
圖4表示本實(shí)施方式涉及的差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14樣本模式中的等效電路。圖5表示本實(shí)施方式涉及的差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的保持模式的、保持模式中的逐級(jí)比較處理的等效電路的一例。圖6表示本實(shí)施方式涉及的比較器16結(jié)構(gòu)的一例。圖7表示本實(shí)施方式涉及的設(shè)定部20的結(jié)構(gòu)的第1例。圖8表示本實(shí)施方式涉及的設(shè)定部20的結(jié)構(gòu)的第2例。圖9表示本實(shí)施方式涉及的設(shè)定部20的結(jié)構(gòu)的第3例。圖10表示本實(shí)施方式變形例涉及的AD轉(zhuǎn)換裝置10的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)發(fā)明的實(shí)施方式說(shuō)明本發(fā)明，但以下的實(shí)施方式并不限定權(quán)利要求范圍所涉及的發(fā)明。另外，實(shí)施方式中說(shuō)明的特征的組合并非全部是發(fā)明的必要手段。圖1表示本實(shí)施方式的AD轉(zhuǎn)換裝置10的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的AD轉(zhuǎn)換裝置10在每個(gè)規(guī)定的取樣周期中，輸出模擬輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸出數(shù)據(jù)。AD轉(zhuǎn)換裝置10具有差動(dòng)放大器12、差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14、比較器16、控制部18和設(shè)定部20。差動(dòng)放大器12輸入模擬的輸入信號(hào)，產(chǎn)生與輸入的模擬輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的差動(dòng)輸入電壓。更詳細(xì)地，差動(dòng)放大器12以正極側(cè)輸入電壓(Vinp)及該差動(dòng)放大器12的公共電位(VaflJ為中心，將相對(duì)于正極側(cè)輸入電壓(Vinp)反轉(zhuǎn)的負(fù)極側(cè)輸入電壓(Vinn)作為差動(dòng)輸入電壓輸出。另外，差動(dòng)放大器12既可輸入差動(dòng)輸入信號(hào)，也可輸入單端輸入信號(hào)。差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14從差動(dòng)放大器12輸入差動(dòng)輸入電壓。另外，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14 從控制部18輸入比較數(shù)據(jù)。差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14為電荷再分配型，輸出從比較數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的差動(dòng)比較電壓減去差動(dòng)輸入電壓的差動(dòng)輸出電壓。更詳細(xì)地，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14交替切換樣本模式和保持模式而動(dòng)作。差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14在樣本模式中，分別對(duì)正極側(cè)輸入電壓(Vinp)及負(fù)極側(cè)輸入電壓(Vinn)取樣。S卩，差動(dòng) DA轉(zhuǎn)換器14在樣本模式中，將正極側(cè)輸入電壓(Vinp)及負(fù)極側(cè)輸入電壓(Vinn)分別在內(nèi)部的電容器上充電。差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14在保持模式中，從控制部18接受比較數(shù)據(jù)。差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14 在保持模式中，將從比較數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的正極側(cè)比較電壓減去在樣本模式中取樣的正極側(cè)輸入電壓(Vinp)得到的正極側(cè)輸出電壓(VDA。。utp)輸出。同時(shí)，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14在保持模式中， 將從比較數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的負(fù)極側(cè)比較電壓(以該差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的公共電位(V_A。)為中心相對(duì)于負(fù)極側(cè)比較電壓反轉(zhuǎn)后的電壓)減去樣本模式中取樣的負(fù)極側(cè)輸入電壓(Vinn)得到的負(fù)極側(cè)輸出電壓(VDAC。utn)輸出。比較器16對(duì)從差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14輸出的差動(dòng)輸出電壓中的正極側(cè)輸出電壓 (VDACoutp)和負(fù)極側(cè)輸出電壓(VDAC。utn)進(jìn)行比較。S卩，比較器16判定正極側(cè)輸出電壓(VDAC。utp) 及負(fù)極側(cè)輸出電壓(VDAC。utn)哪一個(gè)更大。然后，比較器16將比較結(jié)果對(duì)控制部18輸出?？刂撇?8切換差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的動(dòng)作模式。更詳細(xì)地，在取樣周期內(nèi)，控制部 18首先將差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14設(shè)為樣本模式，接著再將差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14設(shè)為保持模式。另外，控制部18在將差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14設(shè)定在保持模式的狀態(tài)中，根據(jù)比較器16 的比較結(jié)果進(jìn)行逐級(jí)比較處理，并確定差動(dòng)輸出電壓大致為0的比較數(shù)據(jù)。即，控制部18確定生成與差動(dòng)輸入電壓大致一致的差動(dòng)比較電壓的比較數(shù)據(jù)。另外，此處所謂的大致為0的差動(dòng)輸出電壓可以是不完全為0的差動(dòng)電壓。例如， 控制部18確定差動(dòng)輸出電壓成為小于對(duì)應(yīng)于差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的最小比特寬度的電壓的比較數(shù)據(jù)。然后，控制部18將確定的比較數(shù)據(jù)作為該取樣周期中的輸出數(shù)據(jù)輸出。設(shè)定部20例如根據(jù)從外部接收的比較器16的公共電位的目標(biāo)值來(lái)設(shè)定差動(dòng)放大器12的公共電位(VaflJ及差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的公共電位(Vqkac)的至少一方。即，設(shè)定部 20設(shè)定差動(dòng)放大器12的公共電位(Vcate)及差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的公共電位(Vqkac)中的至少一方，使比較器16的公共電位(V。M。。mpin)與目標(biāo)值一致。此時(shí)，設(shè)定部20將差動(dòng)放大器12的公共電位(V_)及差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的公共電位(VaffiJ分別相互獨(dú)立地設(shè)定為不同電位。據(jù)此，設(shè)定部20可降低該比較器16產(chǎn)生的噪聲，同時(shí)可以在任意范圍內(nèi)調(diào)整差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的動(dòng)態(tài)。另外，關(guān)于設(shè)定部20的具體構(gòu)成例將在后面詳述。圖2表示本實(shí)施方式的控制部18的動(dòng)作流程。控制部18在每個(gè)取樣周期中重復(fù)執(zhí)行從步驟S12到步驟S15的處理(Sll及S16之間的循環(huán)處理)。在每個(gè)取樣周期中，控制部18首先將差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14設(shè)定為樣本模式(S12)。 據(jù)此，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14對(duì)通過(guò)差動(dòng)放大器12輸出的差動(dòng)輸入電壓進(jìn)行取樣。接著，控制部18將差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14設(shè)定為保持模式(S13)。據(jù)此，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14成為可從由對(duì)應(yīng)于控制部18輸入的對(duì)應(yīng)比較數(shù)據(jù)的差動(dòng)比較電壓減去樣本模式下取樣的差動(dòng)輸入電壓的差動(dòng)輸出電壓的狀態(tài)。接著，控制部18在將差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14設(shè)定為保持模式的狀態(tài)下進(jìn)行逐級(jí)比較處理。即，控制部18使比較數(shù)據(jù)依次變化，根據(jù)比較器16的比較結(jié)果，確定差動(dòng)輸出電壓大致為0的比較數(shù)據(jù)。此時(shí)，作為一例，控制部18通過(guò)使比較數(shù)據(jù)根據(jù)對(duì)分法檢索變化，可高效確定差動(dòng)輸出電壓大致為0的比較數(shù)據(jù)。接著，控制部18在步驟S14中將確定的比較數(shù)據(jù)作為該取樣周期中的輸出數(shù)據(jù)輸出。另外，控制部18可在該取樣周期以后的定時(shí)中，進(jìn)行該取樣周期中的輸出數(shù)據(jù)的輸出處理?？刂撇?8重復(fù)上述的從步驟S12到步驟S15的處理，直到接收到轉(zhuǎn)換已結(jié)束的指令(S16)為止。據(jù)此，AD轉(zhuǎn)換裝置10可輸出在每個(gè)取樣周期取樣模擬的輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)列。圖3表示本實(shí)施方式的差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的一例。差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14從正極側(cè)輸出端30產(chǎn)生正極側(cè)輸出電壓(VDAC。utp)，從負(fù)極側(cè)輸出端40產(chǎn)生負(fù)極側(cè)輸出電壓(VDAC。utn)。另外，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14例如從基準(zhǔn)電源接收正極側(cè)參考電位(Vkefp)及負(fù)極側(cè)參考電位(Vkefn)。差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的公共電位(V_A。)為正極側(cè)參考電位(Vkefp)和負(fù)極側(cè)參考電位(Vkefn)之間的電位，優(yōu)選為正極側(cè)參考電位(Vkefp)和負(fù)極側(cè)參考電位(Vkefn)的中點(diǎn)電位。另外，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的公共電位(Vqkac),在圖3中以▽或Δ (三角)的標(biāo)記表差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14具有正極側(cè)電容器陣列32、正極側(cè)切替部34、正極側(cè)取樣用開(kāi)關(guān)36、負(fù)極側(cè)電容器陣列42、負(fù)極側(cè)切換部44、負(fù)極側(cè)取樣用開(kāi)關(guān)46及開(kāi)關(guān)控制器50。正極側(cè)電容器陣列32包含多個(gè)電容器，一端連接在正極側(cè)輸出端30上。作為一例，正極側(cè)電容器陣列32包含C、C、Z1XCJ2 X C、24 X C、28 X C、. . . 2N_2XC加權(quán)的N個(gè)(N為 2以上的整數(shù))的電容器，這些N個(gè)電容器各自的一端并聯(lián)在正極側(cè)輸出端30上。另外，C 表示對(duì)應(yīng)1比特的權(quán)重的單位電容。正極側(cè)切換部34根據(jù)控制部18的控制切換正極側(cè)電容器陣列32的連接。作為一例，正極側(cè)切換部34包含分別對(duì)應(yīng)正極側(cè)電容器陣列32內(nèi)的N個(gè)電容器而設(shè)置的N個(gè)開(kāi)關(guān)。在樣本模式中，正極側(cè)切換部34將正極側(cè)電容器陣列32中未連接正極側(cè)輸出端 30—側(cè)的端子連接到正極側(cè)輸入電壓(Vinp)的輸入端上。作為一例，正極側(cè)切換部；34將N 個(gè)電容器中未連接正極側(cè)輸出端30—側(cè)的端子分別連接到正極側(cè)輸入電壓的輸入端上。另外，在保持模式中，正極側(cè)切換部34將正極側(cè)電容器陣列32中包含的多個(gè)電容器根據(jù)比較數(shù)據(jù)的電容比分成兩份。然后，正極側(cè)切換部34將兩份中一份的電容器群中未連接正極側(cè)輸出端30—側(cè)的端子連接到正極側(cè)參考電位(Vkefp)上，將兩份中的另一份電容器群中未連接正極側(cè)輸出端30 —側(cè)的端子連接到公共電位(Vqkac)上。正極側(cè)取樣用開(kāi)關(guān)36對(duì)是否將正極側(cè)輸出端30連接到公共電位(Vqkac)上進(jìn)行切換。具體地，正極側(cè)取樣用開(kāi)關(guān)36，在樣本模式中連接正極側(cè)輸出端30和公共電位(Vqkac)， 在保持模式下將斷開(kāi)。負(fù)極側(cè)電容器陣列42包含多個(gè)電容器，一端連接在負(fù)極側(cè)輸出端40上。作為一例，負(fù)極側(cè)電容器陣列42包含與正極側(cè)電容器陣列32同樣的電容及連接的N個(gè)電容器。負(fù)極側(cè)切換部44根據(jù)控制部18的控制、切換負(fù)極側(cè)電容器陣列42的連接。作為一例，負(fù)極側(cè)切換部44包括與負(fù)極側(cè)電容器陣列42內(nèi)的N個(gè)電容器分別對(duì)應(yīng)設(shè)置的N個(gè)開(kāi)關(guān)。在樣本模式中，負(fù)極側(cè)切換部44將負(fù)極側(cè)電容器陣列42中未連接負(fù)極側(cè)輸出端 40—側(cè)的端子連接到負(fù)極側(cè)輸入電壓(Vinn)的輸入端上。作為一例，負(fù)極側(cè)切換部44將N 個(gè)電容器中未連接負(fù)極側(cè)輸出端40—側(cè)的端子分別連接到負(fù)極側(cè)輸入電壓(Vinn)的輸入端上。另外，負(fù)極側(cè)切換部44在保持模式中，將負(fù)極側(cè)電容器陣列42包含的多個(gè)電容器以對(duì)應(yīng)比較數(shù)據(jù)的電容比分成兩份。然后，負(fù)極側(cè)切換部44將兩份中一份的電容器群中未連接負(fù)極側(cè)輸出端40—側(cè)的端子連接到負(fù)極側(cè)參考電位(Vkefn)上，將兩份中的另一份的電容器群中未連接負(fù)極側(cè)輸出端40 —側(cè)的端子連接到公共電位(V_A。)上。負(fù)極側(cè)取樣用開(kāi)關(guān)46用于切換是否將負(fù)極側(cè)輸出端40連接到公共電位(Vqkac) 上。具體地，負(fù)極側(cè)取樣用開(kāi)關(guān)46，在樣本模式中連接負(fù)極側(cè)輸出端40和公共電位(Vqkac)， 在保持模式下將其斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)控制器50從控制部18接收比較數(shù)據(jù)及模式切換指令。開(kāi)關(guān)控制器50根據(jù)比較數(shù)據(jù)及模式切換指令，切換正極側(cè)切換部34、負(fù)極側(cè)切換部44、正極側(cè)取樣用開(kāi)關(guān)36 及負(fù)極側(cè)取樣用開(kāi)關(guān)46的狀態(tài)。圖4表示本實(shí)施方式的差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的樣本模式下的等效電路。圖5表示本實(shí)施方式的差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的、保持模式中的逐級(jí)比較處理下的等效電路的一例。另外， 差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的分辨率用(m+n)表示。另外，相對(duì)差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的滿(mǎn)刻度值的比較數(shù)據(jù)值比率為m/(n+m)。另外，用C表示對(duì)應(yīng)差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14中1比特的權(quán)重的單位電容。如圖4所示，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14在樣本模式中，將正極側(cè)輸出端30連接在該差動(dòng) DA轉(zhuǎn)換器14的公共電位(Vqkac)上，將差動(dòng)放大器12的公共電位(VaflJ被抵消的正極側(cè)輸入電壓(Vinp)在正極側(cè)電容器陣列32上充電。據(jù)此，在差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14將正極側(cè)輸出端30從差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的公共電位(Vqkac)切斷的情況下，可從正極側(cè)輸出端30產(chǎn)生將差動(dòng)放大器12的公共電位(Vcate)和正極側(cè)輸入電壓(Vinp)的累加電壓進(jìn)行反轉(zhuǎn)后的電壓。同時(shí)，如圖4所示，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14在樣本模式中，將負(fù)極側(cè)輸出端40連接在該差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的公共電位(Vqkac)上，將差動(dòng)放大器12的公共電位(VcmJ被抵消的負(fù)極側(cè)輸入電壓(Vinn)在負(fù)極側(cè)電容器陣列42上充電。據(jù)此，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14在將負(fù)極側(cè)輸出端40從差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14的公共電位(Vqkac)切斷時(shí)，可從負(fù)極側(cè)輸出端40產(chǎn)生將差動(dòng)放大器12的公共電位(VaflJ和負(fù)極側(cè)輸入電壓(Vinn)的累加電壓進(jìn)行反轉(zhuǎn)后的電壓。接著，如圖5所示，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14在保持模式中，將正極側(cè)輸出端30及負(fù)極側(cè)輸出端40從公共電位(V。m。)斷開(kāi)。進(jìn)而在保持模式中，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14將正極側(cè)電容器陣列32中、正極側(cè)輸出端30及公共電位(Vqkac)間的電容和正極側(cè)輸出端30及正極側(cè)參考電位(Vkefp)間的電容之間的比率，對(duì)應(yīng)比較數(shù)據(jù)進(jìn)行切換。更具體地，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14將正極側(cè)電容器陣列32中mXC的電容連接在連接正極側(cè)輸出端30和公共電位(Vqkac)之間。然后，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14將正極側(cè)電容器陣列 32中nXC的電容連接到正極側(cè)輸出端30和正極側(cè)參考電位(Vkefp)之間。據(jù)此，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14可從正極側(cè)輸出端30，產(chǎn)生將正極側(cè)參考電位(Vkefp)和公共電位(Vqkac)之間以對(duì)應(yīng)比較數(shù)據(jù)的電容比進(jìn)行分壓的電壓(正極側(cè)比較電壓)。同時(shí)，如圖5所示，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14在保持模式中，對(duì)應(yīng)比較數(shù)據(jù)進(jìn)行切換負(fù)極側(cè)電容器陣列42中的、負(fù)極側(cè)輸出端40及公共電位(Vqkac)之間的電容、和負(fù)極側(cè)輸出端 40及負(fù)極側(cè)參考電位(Vkefn)之間的電容之間的比率。更具體地，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14將負(fù)極側(cè)電容器陣列42中的mXC電容連接在負(fù)極側(cè)輸出端40和公共電位(V。_)之間。然后， 差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14將負(fù)極側(cè)電容器陣列42中的nXC電容連接在負(fù)極側(cè)輸出端40和負(fù)極側(cè)參考電位(Vkefn)之間。據(jù)此，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14可從負(fù)極側(cè)輸出端40產(chǎn)生將負(fù)極側(cè)參考電位(Vkefn)和公共電位(Vqkac)之間以與比較數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電容比進(jìn)行分壓的電壓(負(fù)極側(cè)比較電壓)。根據(jù)以上方法，在保持模式中，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14可輸出從對(duì)應(yīng)比較數(shù)據(jù)的正極側(cè)比較電壓減去在樣本模式在正極側(cè)電容器陣列32上充電的電壓(差動(dòng)放大器12的公共電位(VaflJ被抵消的正極側(cè)輸入電壓(Vinp))得到的正極側(cè)輸出電壓(VDA。。utp)。另外，在保持模式中，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14可輸出從對(duì)應(yīng)比較數(shù)據(jù)的負(fù)極側(cè)比較電壓，減去樣本模式中在負(fù)極側(cè)電容器陣列42上充電的電壓(差動(dòng)放大器12的公共電位(V。_)被抵消的負(fù)極側(cè)輸入電壓(Vinn))得到的負(fù)極側(cè)輸出電壓(VDAe。utn)。S卩，差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器14，可從正極側(cè)輸出端30及負(fù)極側(cè)輸出端40輸出下式(1)中表示的正極側(cè)輸出電壓(vDAC。utp)及負(fù)極側(cè)輸出電壓(V
DACoutn/ °數(shù)學(xué)式權(quán)利要求
1.一種AD轉(zhuǎn)換裝置，其具有差動(dòng)放大器，其發(fā)生對(duì)應(yīng)于模擬輸入信號(hào)的差動(dòng)的輸入電壓； 電荷再分配型差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器，其輸出從對(duì)應(yīng)于比較數(shù)據(jù)的差動(dòng)比較電壓減去所述差動(dòng)輸入電壓而所得到的差動(dòng)輸出電壓；比較器，其將所述差動(dòng)輸出電壓中的正極側(cè)輸出電壓和負(fù)極側(cè)輸出電壓進(jìn)行比較； 控制部，其根據(jù)所述比較器的比較結(jié)果，確定所述差動(dòng)輸出電壓大致為0的所述比較數(shù)據(jù)，將確定的所述比較數(shù)據(jù)作為輸出數(shù)據(jù)輸出；以及設(shè)定部，其對(duì)應(yīng)所述比較器的公共電位的目標(biāo)值，設(shè)定所述差動(dòng)放大器的公共電位及所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位的至少一方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的AD轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述設(shè)定部，將讓所發(fā)生的噪聲降低至比與所述差動(dòng)放大器的公共電位相同值時(shí)還低的所述比較器的公共電位作為目標(biāo)值，來(lái)設(shè)定所述差動(dòng)放大器的公共電位及所述差動(dòng)DA 轉(zhuǎn)換器的公共電位中的至少一方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AD轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述設(shè)定部將所述差動(dòng)放大器的公共電位及所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位設(shè)定為相互不同的電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的AD轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述設(shè)定部設(shè)定所述差動(dòng)放大器的公共電位及所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位的至少一方，以使從所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位的兩倍減去所述差動(dòng)放大器的公共電位得到的電位，與所述比較器的公共電位的目標(biāo)值一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的AD轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述設(shè)定部包括第1電壓發(fā)生部，其輸出對(duì)應(yīng)于所述比較器的公共電位的目標(biāo)值的電位； 公共發(fā)生部，作為所述差動(dòng)放大器的公共電位，其發(fā)生從所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位的兩倍的電位減去由所述第1電壓發(fā)生部發(fā)生的電位而得到的電位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的AD轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述設(shè)定部還具有輸出所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位的第2電壓發(fā)生部。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的AD轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述設(shè)定部具有 第1電壓發(fā)生部，其發(fā)生對(duì)應(yīng)于所述比較器的公共電位的目標(biāo)值的電位；公共發(fā)生部，作為所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位，其發(fā)生將所述差動(dòng)放大器的公共電位與由所述第1電壓發(fā)生部發(fā)生的電位相加后得到的電位的1/2倍的電位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AD轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于還具有噪聲測(cè)定部，用于測(cè)定相對(duì)所述比較器的公共電位的有關(guān)AD轉(zhuǎn)換裝置的噪聲； 所述設(shè)定部將所述噪聲小于預(yù)定基準(zhǔn)值的所述比較器的公共電位作為目標(biāo)值，設(shè)定所述差動(dòng)放大器的公共電位及所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位的至少一方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AD轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述差動(dòng)放大器，將以正極側(cè)輸入電壓及該差動(dòng)放大器的公共電位為中心，相對(duì)于所述正極側(cè)輸入電壓反轉(zhuǎn)的負(fù)極側(cè)輸入電壓作為所述差動(dòng)的輸入電壓輸出； 所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器，在樣本模式中，對(duì)所述正極側(cè)輸入電壓及所述負(fù)極側(cè)輸入電壓進(jìn)行取樣； 在保持模式中，輸出從對(duì)應(yīng)所述比較數(shù)據(jù)的正極側(cè)比較電壓減去所述正極側(cè)輸入電壓得到的正極側(cè)輸出電壓、及從對(duì)應(yīng)所述比較數(shù)據(jù)的負(fù)極側(cè)比較電壓減去所述負(fù)極側(cè)輸入電壓得到的負(fù)極側(cè)輸出電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的AD轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器具有正極側(cè)電容器陣列，其連接在正極側(cè)輸出端上；正極側(cè)切換部，其對(duì)應(yīng)所述控制部的控制切換所述正極側(cè)電容器陣列的連接； 負(fù)極側(cè)電容器陣列，其連接在負(fù)極側(cè)輸出端上；負(fù)極側(cè)切換部，其對(duì)應(yīng)所述控制部的控制切換所述負(fù)極側(cè)電容器陣列的連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的AD轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器，在所述樣本模式中，將所述正極側(cè)輸出端連接在公共電位上，并在所述正極側(cè)電容器陣列上進(jìn)行所述正極側(cè)輸入電壓充電的同時(shí)，將所述負(fù)極側(cè)輸出端連接在公共電位上，并在所述負(fù)極側(cè)電容器陣列，進(jìn)行所述負(fù)極側(cè)輸入電壓的充電；在所述保持模式中，對(duì)應(yīng)所述比較數(shù)據(jù)切換所述正極側(cè)電容器陣列中的，所述正極側(cè)輸出端及所述公共電位之間的電容和所述正極側(cè)輸出端及正極側(cè)參考電位之間的電容的比率，同時(shí)，對(duì)應(yīng)所述比較數(shù)據(jù)切換在所述負(fù)極側(cè)電容器陣列中的，所述負(fù)極側(cè)輸出端及所述公共電位之間的電容和所述負(fù)極側(cè)輸出端及負(fù)極側(cè)參考電位之間的電容的比率。
12.—種控制方法，是輸出對(duì)應(yīng)于模擬輸入信號(hào)的輸出數(shù)據(jù)的AD轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，所述AD轉(zhuǎn)換裝置具有差動(dòng)放大器，其輸出對(duì)應(yīng)于模擬輸入信號(hào)的差動(dòng)輸入電壓；電荷再分配型的差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器，其輸出從對(duì)應(yīng)比較數(shù)據(jù)的差動(dòng)比較電壓減去所述差動(dòng)輸入電壓得到的差動(dòng)輸出電壓；比較器，其將所述差動(dòng)輸出電壓中的、正極側(cè)輸出電壓和負(fù)極側(cè)輸出電壓進(jìn)行比較； 控制部，根據(jù)所述比較器的比較結(jié)果確定所述差動(dòng)輸出電壓大致為0的所述比較數(shù)據(jù)，將已確定的所述比較數(shù)據(jù)作為輸出數(shù)據(jù)輸出；對(duì)應(yīng)所述比較器的公共電位的目標(biāo)值，設(shè)定所述差動(dòng)放大器的公共電位及所述差動(dòng)DA 轉(zhuǎn)換器的公共電位的至少一方。
全文摘要
本發(fā)明提供一種減低噪聲的AD轉(zhuǎn)換裝置，具有產(chǎn)生對(duì)應(yīng)模擬輸入信號(hào)的差動(dòng)輸入電壓的差動(dòng)放大器；輸出從對(duì)應(yīng)比較數(shù)據(jù)的差動(dòng)比較電壓減去差動(dòng)輸入電壓得到的差動(dòng)輸出電壓的電荷再分配型差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器；將差動(dòng)輸出電壓中的正極側(cè)輸出電壓和負(fù)極側(cè)輸出電壓進(jìn)行比較的比較器；根據(jù)比較器的比較結(jié)果，確定差動(dòng)輸出電壓大致為0的比較數(shù)據(jù)，將確定的比較數(shù)據(jù)作為輸出數(shù)據(jù)輸出的控制部；以及對(duì)應(yīng)比較器的公共電位的目標(biāo)值，設(shè)定差動(dòng)放大器的公共電位及差動(dòng)DA轉(zhuǎn)換器的公共電位的至少一方的設(shè)定部。
文檔編號(hào)H03M1/38GK102185610SQ201010598290
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者倉(cāng)持泰秀, 川端雅之, 植草弘一郎 申請(qǐng)人:愛(ài)德萬(wàn)測(cè)試株式會(huì)社