專利名稱：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和信號處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及配置為將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器和信號處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，流水線型已經(jīng)廣泛用于具有l(wèi)OOMS/s附近的采樣頻率和從8位到14位的解析度的AD轉(zhuǎn)換器。這是因?yàn)榕c配置為一次在I個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)用2的n次方的比較器執(zhí)行N位處理的并行型AD轉(zhuǎn)換器相比，流水線型AD轉(zhuǎn)換器具有下述優(yōu)點(diǎn)。 也就是說，流水線型AD轉(zhuǎn)換器比并行型AD轉(zhuǎn)換器更廣泛地使用，因?yàn)槠渲T如更少數(shù)目的比較器、不需要具有高精度的比較器、以及通過分為若干時(shí)鐘周期執(zhí)行N位處理的優(yōu)點(diǎn)。在此，將用這樣的示例提供流水線AD轉(zhuǎn)換器的操作說明，其中通過使用配置位每一級執(zhí)行I位處理的MDAC實(shí)現(xiàn)10位AD轉(zhuǎn)換器。輸入信號示出位Vin，并且基準(zhǔn)電壓為Vr (0 < Vin < Vr)。首先，第一級MDAC在第一時(shí)鐘周期中采樣輸入信號Vin，并且比較器確定是Vin
<Vr/2 還是 Vin > Vr/2。在Vin > Vr/2的情況下，通過第一級MDAC執(zhí)行減法以生成(Vin_Vr/2)的信號，并且放大器倍增該信號以輸出模擬殘差信號(2Vin-Vr)。并行地，輸出數(shù)字信號I (MSB)。在下一個(gè)時(shí)鐘周期中，第二級MDAC米樣第一級MDAC的模擬殘差信號輸出(2Vin-Vr)，并且將其與Vr/2進(jìn)行比較。此時(shí)，第一級MDAC采樣下一個(gè)模擬輸入信號，并且重復(fù)在第一時(shí)鐘周期中執(zhí)行的處理。在第二級MDAC中(2Vin-Vr > Vr/2)的情況下，執(zhí)行{(2Vin_Vr) -Vr/2}的減法處理，并且放大器倍增它以輸出模擬殘差信號(4Vin-3Vr)。并行地，輸出數(shù)字信號I。通過串行連接的MDAC重復(fù)類似的處理，以便在10個(gè)時(shí)鐘周期中輸出10位數(shù)字信號。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在該系統(tǒng)中，應(yīng)該對模擬輸入信號精確地執(zhí)行運(yùn)算處理，并且具有高精度(高增益)的閉環(huán)運(yùn)算放大器(運(yùn)算放大器)的必要性出現(xiàn)(例如，見日本專利申請公開No.2007-5095654)。在半導(dǎo)體工藝小型化的情況下，由于晶體管的器件特性劣化(漏電流增加，輸出電阻的劣化)等，過去在厚膜工藝中實(shí)現(xiàn)的具有高精度的運(yùn)算放大器的實(shí)現(xiàn)在亞微型工藝中已經(jīng)變得困難。此外，對于閉環(huán)放大器存在特有問題，即高速操作(高采樣操作)的困難?？梢詰?yīng)用開環(huán)運(yùn)算放大器。
復(fù)制放大器通常用于運(yùn)算放大器的增益控制。通常，在此情況下，在用于增益控制的方法中監(jiān)控復(fù)制放大器的增益，并且反饋控制信號以便將增益設(shè)置為設(shè)置值。然而，在該方法中，在復(fù)制放大器和要控制的運(yùn)算放大器之間存在相對變化，并且由于添加復(fù)制放大器使元件增加，這導(dǎo)致尺寸的增加。希望提供一種不需要具有高精度的運(yùn)算放大器的AD轉(zhuǎn)換器和信號處理系統(tǒng)，其能夠低功率操作和高速操作、便于小型化、并且精確控制輸出級中放大器的增益。根據(jù)本技術(shù)第一實(shí)施例的AD轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)級聯(lián)連接的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個(gè)輸入的模擬信號之間關(guān)系的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個(gè)模擬殘差信號，以便輸出信號；以及增益控制部分，配置為監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果控制第一放大 器和第二放大器的增益。第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個(gè)中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。根據(jù)本技術(shù)第二實(shí)施例的一種信號處理系統(tǒng)，包括模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器，配置為將來自模擬信號處理系統(tǒng)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。AD轉(zhuǎn)換器，包括多個(gè)級聯(lián)連接的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個(gè)輸入的模擬信號之間關(guān)系的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個(gè)模擬殘差信號，以便輸出信號；以及增益控制部分，配置為監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果控制第一放大器和第二放大器的增益。第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個(gè)中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。根據(jù)本技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器而不需要具有高精度的運(yùn)算放大器，其能夠進(jìn)行低功率操作和高速操作并且便于小型化。如附圖所示，鑒于本公開的最佳模式實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本公開的這些和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。


圖I是示出根據(jù)第一實(shí)施例的N位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例的框圖；圖2是示出根據(jù)該實(shí)施例的N位AD轉(zhuǎn)換器中各個(gè)AD轉(zhuǎn)換級的基本結(jié)構(gòu)示例的框圖；圖3是示出能夠增益控制并且應(yīng)用于根據(jù)實(shí)施例的AD轉(zhuǎn)換器的放大器的結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖4是示出兩個(gè)放大器的輸入信號和輸出信號之間的關(guān)系的圖；圖5A到圖5C是說明根據(jù)實(shí)施例的放大器的增益控制的原理的圖；圖6是示出應(yīng)用第一控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例的圖，該第一控制方法取出正相信號(反相信號)之間的差，并且將它與希望的幅值信息比較以控制兩個(gè)放大器的增益；
圖7是示出應(yīng)用第二控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例的圖，該第二控制方法取出兩個(gè)放大器的差分信號分量，并且將取出的差分幅值的和與希望的幅值信息比較以控制兩個(gè)放大器的增益；圖8是示出應(yīng)用第三控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例的圖，該第三控制方法取出正相信號之間的差和反相信號之間的差，并且將其平均值與希望的幅值信息比較以控制兩個(gè)放大器的增益；圖9是示出結(jié)構(gòu)示例的圖，在該結(jié)構(gòu)示例中，在所有AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個(gè)放大器的輸出以執(zhí)行增益控制；圖10是示出結(jié)構(gòu)示例的圖，在該結(jié)構(gòu)示例中，間隔多個(gè)級監(jiān)控兩個(gè)放大器的輸出以執(zhí)行增益控制；圖11是示出結(jié)構(gòu)示例的圖，在該結(jié)構(gòu)示例中，在作為最終級之前的一級的AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個(gè)放大器的輸出，以在模擬信號生成級中執(zhí)行兩個(gè)放大器的增益控制； 圖12是示出結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果的圖，其中在N = 5的情況下，在初始AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個(gè)放大器的輸出以執(zhí)行兩個(gè)放大器的增益控制；圖13是示出結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果的圖，其中在N = 5的情況下，在所有AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個(gè)放大器的輸出以執(zhí)行兩個(gè)放大器的增益控制；圖14是示出結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果的圖，其中在降低增益之后在N = 5的情況下，在所有AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個(gè)放大器的輸出以執(zhí)行兩個(gè)放大器的增益控制；圖15是示出結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果的圖，其中在N=Il的情況下，從初始級起在間隔3個(gè)級的AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個(gè)放大器的輸出以執(zhí)行兩個(gè)放大器的增益控制；圖16A和圖16B是示出對于各個(gè)情況，基于圖2中AD轉(zhuǎn)換級中比較部分的比較結(jié)果輸出的殘差信號和數(shù)字信號的圖；圖17是示出根據(jù)實(shí)施例的I位AD轉(zhuǎn)換級的具體結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖18A和圖18B是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級的操作的基本概念的圖；圖19是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級的操作并且示出各個(gè)相位的操作概述的圖；圖20是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級中第一相位的操作的圖；圖21是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級中第二相位的操作并且說明利用獲得的第一比較結(jié)果的操作的圖；圖22是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級中第二相位的操作并且說明利用獲得的第二比較結(jié)果的操作的圖；圖23是示出通過級聯(lián)圖17中的兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級形成的2位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例的框圖；圖24是示出通過級聯(lián)圖17中的兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級形成的2位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖25是說明圖24中的2位AD轉(zhuǎn)換器的流水線操作并且示出各個(gè)相位中的操作概述的圖；圖26是示出通過級聯(lián)圖17中的兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級形成的3位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖27是示出通過級聯(lián)圖17中的兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級形成的3位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖28是示出3位AD轉(zhuǎn)換器的操作概述的時(shí)序圖；圖29是示出根據(jù)實(shí)施例的I位AD轉(zhuǎn)換級的另一結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖30A和30B是通過與比較示例的比較示出實(shí)施例的效果的圖；圖31是示出根據(jù)實(shí)施例的信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將參照附圖描述本技術(shù)的實(shí)施例。將按以下順序提供說明。 I. N位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例2.放大器的增益控制2. I對應(yīng)于第一控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例2. 2對應(yīng)于第二控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例2. 3對應(yīng)于第三控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例3. AD轉(zhuǎn)換級的具體結(jié)構(gòu)示例4.信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不例I. N位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例圖I是示出根據(jù)第一實(shí)施例的N位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例的框圖。圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的N位AD轉(zhuǎn)換器中各個(gè)AD轉(zhuǎn)換級的基本結(jié)構(gòu)示例的框圖。在該實(shí)施例中，通過使用開環(huán)放大器和開環(huán)電容器操作形成開環(huán)流水線型AD轉(zhuǎn)換器10。圖I中的N位AD轉(zhuǎn)換器10包括多個(gè)(N-I)AD轉(zhuǎn)換級20-1到20_(N_1)、最終級(第N級)AD轉(zhuǎn)換級20-N、模擬信號生成級30、以及增益控制部分40。各個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20(-1到-N)包括第一模擬信號輸入端子Till、第二模擬信號輸入端子TI12、以及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11。AD轉(zhuǎn)換級20 (-1到-N)還包括第一模擬信號輸出端子TOlI,以及第二模擬信號輸出端子T012。各個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20 (-1到N-1)生成具有對應(yīng)于輸入的兩個(gè)模擬信號之間的關(guān)系的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以便輸出兩個(gè)模擬殘差信號。各個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20(-1到N-1)包括信號生成部分21、比較部分22、第一輸出部分23、第二輸出部分24、以及切換部分25。將在增益控制部分40的說明之后給出這些部分的每個(gè)的具體結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述。最終級AD轉(zhuǎn)換級20-N例如由閃速AD轉(zhuǎn)換器形成，并且可以通過僅安排比較部分22輸出N位來形成。在各個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20(-1到N-1)中，第一輸出部分23包括第一放大器(amp)AMPll，并且第二輸出部分24包括第二放大器(amp)AMP12。第一放大器AMPll和第二放大器AMP12由所謂的開環(huán)放大器形成。在各個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20(-1到N-1)中，第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的主線信號通過用兩個(gè)輸入的內(nèi)插(例如，電容內(nèi)插)執(zhí)行用于到隨后級的傳輸?shù)牟僮鳌?br> 圖I中的A D轉(zhuǎn)換器10級聯(lián)到模擬信號生成級30和多個(gè)(N個(gè))AD轉(zhuǎn)換級20_1到 20-No模擬信號生成級30在第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1中生成第一模擬信號Vin和第二模擬信號(Vin-Vr)。模擬信號生成級30形成為具有T/H(跟蹤和保持)功能的比較放大電路。之后將對于模擬信號生成級30的具體結(jié)構(gòu)提供描述。隨后級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級20-m (2彡m彡N)中的第一模擬信號輸入端子TI 11連接到之前級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級20-(m-1)中的第一模擬信號輸出端子T011。隨后級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級20-m輸入從之前級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級20-(m-1)輸出的第一殘差信號作為第一模擬信號。隨后級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級20-m中的第二模擬信號輸入端子TI 12連接到之前級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級20-(m-1)中的第二模擬信號輸出端子T012。隨后級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級20_m輸入從之前級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級20-(m-1)輸出的第二殘差信號作為第二模擬信號。也就是說，之前級AD轉(zhuǎn)換級20- (m-1)包括作為到下一級AD轉(zhuǎn)換器20_m的模擬信號的第一殘差信號和第二殘差信號的輸出級中的第一放大器AMPll和第二放大器AMP12。AD轉(zhuǎn)換級20-(m-1)從第一放大器AMPll輸出具有預(yù)定增益(放大率)的第一殘差信號，并且從第二放大器AMPll輸出具有預(yù)定增益(放大率)的第二殘差信號。在第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1中，第一模擬信號輸入端子TIll輸入第一模擬信號Vin,其具有模擬信號生成級30中的基準(zhǔn)電壓和全量程電壓之間的電壓值。在第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1中，第二模擬信號輸入端子TI12輸入第二模擬信號(Vin-Vr)，其具有對應(yīng)于輸入第一模擬信號輸入端子的第一模擬信號的電壓值和全量程電壓之間差的電壓值。也就是說，AD轉(zhuǎn)換級20-1從第一模擬信號輸入端子TIll輸入具有電壓值(Vin)的第一模擬信號Vin。并行地，AD轉(zhuǎn)換級20-1從第二模擬信號輸入端子TI 12輸入具有通過從輸入信號Vin減去基準(zhǔn)電壓的差電壓Vr計(jì)算的值(Vin-Vr)的第二模擬信號(Vin-Vr)。模擬信號生成級30包括到第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1的模擬信號的輸出級中的第三放大器AMP13和第四放大器AMP14。模擬信號生成級30從第三放大器AMP13輸出第一模擬信號Vin,并且從第四放大器AMP14輸出第二模擬信號(Vin-Vr)。在各個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20 (-1到N-1)中，信號生成部分21生成至少一個(gè)第三模擬信號，其具有通過第一模擬信號的電壓值和第二模擬信號的電壓值生成的中間電壓值。信號生成部分21輸出第一模擬信號和第二模擬信號到比較部分22，并且輸出第一模擬信號、第二模擬信號和第三模擬信號到切換部分25。比較部分22輸入第一模擬信號和第二模擬信號，并且比較第一模擬信號的電壓值與第二模擬信號的電壓值，以便輸出具有對應(yīng)于比較結(jié)果的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDlI。當(dāng)獲得第一模擬信號的電壓值低于第二模擬信號的電壓值的第一比較結(jié)果時(shí)，t匕較部分22輸出第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)獲得第一模擬信號的電壓值高于第二模擬信號的電壓值的第二比較結(jié)果時(shí)，比較部分22輸出第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
第一輸出部分23的第一放大器AMPll用預(yù)定增益(放大率)放大通過切換部分25的第一殘差信號以便輸出該信號。第二輸出部分24的第二放大器AMPll用預(yù)定增益(放大率)放大通過切換部分25的第二殘差信號以便輸出該信號。切換部分25基于比較部分22的比較結(jié)果，切換從信號生成部分21輸出的第一模擬信號、第二模擬信號和第三模擬信號到第一輸出部分23和第二輸出部分的輸入。
當(dāng)在比較部分中獲得第一比較結(jié)果時(shí)，切換部分25輸入從信號生成部分21輸出的第一模擬信號到第一輸出部分23作為第一殘差信號，并且輸入第三模擬信號到第二輸出部分24作為第二殘差信號。當(dāng)在比較部分中獲得第二比較結(jié)果時(shí)，切換部分25輸入從信號生成部分21輸出的第三模擬信號到第一輸出部分23作為第一殘差信號，并且輸入第二模擬信號到第二輸出部分24作為第二殘差信號。在說明增益控制部分的結(jié)構(gòu)和功能之后，將提供AD轉(zhuǎn)換級20 (-1到N-1)的具體結(jié)構(gòu)和功能的詳細(xì)描述。2.放大器的增益控制如上所述，在根據(jù)實(shí)施例的AD轉(zhuǎn)換器10中，模擬信號生成級30包括在到第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1的模擬信號的輸出級中的第三放大器AMP13和第四放大器AMP14。在各個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20(-1到N-1)中，第一放大器AMPl I和第二放大器AMP12包括在作為到下一級AD轉(zhuǎn)換級20-m的模擬信號的第一殘差信號和第二殘差信號的輸出級中。在作為一個(gè)系統(tǒng)的AD轉(zhuǎn)換器10中，包括增益控制部分40用于在沒有復(fù)制電路的情況下控制第一放大器AMP11、第二放大器AMP12、第三放大器AMP13和第四放大器AMP14的增益。有利的是在監(jiān)控所有放大器的輸出信號幅值的同時(shí)通過增益控制部分40執(zhí)行增益控制。然而，如在第一實(shí)施例中，可以在監(jiān)控例如一個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20-2中的第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出的同時(shí)，執(zhí)行第一放大器AMPlI和第二放大器AMP12的增益控制。此外，可以在監(jiān)控例如作為最終級之前的一級的AD轉(zhuǎn)換級20-(N_l)中的第一放大器AMP11和第二放大器AMP12的輸出的同時(shí)，執(zhí)行第三放大器AMP13和第四放大器AMP14的增益控制。如圖I所示，在第一實(shí)施例中，提供這樣的示例，其中在AD轉(zhuǎn)換級20-2中監(jiān)控第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出，以便控制第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的增益。放大器的結(jié)構(gòu)示例首先，將對于作為增益控制對象的第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的結(jié)構(gòu)示例提供描述。圖3是示出能夠應(yīng)用于根據(jù)實(shí)施例的AD轉(zhuǎn)換器的增益控制的放大器的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。示出放大器AMP11(12、13和14)作為對應(yīng)于差分的電路結(jié)構(gòu)。
圖3中的放大器AMPl I包括形成差分對的n溝道場效應(yīng)晶體管(NM0S晶體管)Ml I、M12和M13、電流源Ill和112、電阻R11、R12和R13、輸入端子TI21和TI22、以及輸出端子T021 和 T022。電阻Rll和R12用作負(fù)載電阻，并且分別在NMOS晶體管Mll和M12的漏極與電源電勢VDD連接。電流源Ill和112分別連接到NMOS晶體管Mll和M12的源極。電阻R13連接在NMOS晶體管Mll和M12的源極之間，并且NMOS晶體管M13的源極和漏極分別連接到電阻R13的任一端。NMOS晶體管M13的柵極連接到通過增益控制部分40生成的增益控制信號CTLG的提供線。
如上所述，放大器AMPl I通過控制連接在形成差分對的NMOS晶體管Mll和M12的源極之間的NMOS晶體管M13的柵極電壓，執(zhí)行增益控制。在該實(shí)施例中，通過增益控制部分40控制第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的增益。增益控制部分40通過接收作為開環(huán)放大器的第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出，在沒有復(fù)制電路的情況下執(zhí)行增益控制，以便計(jì)算放大器的增益。圖I中的增益控制部分40包括輸出放大檢測部分41、基準(zhǔn)幅值設(shè)置部分42、以及幅值控制部分43。輸出放大檢測部分41從第一放大器AMPll的輸出和第二放大器AMP12的輸出檢測輸出幅值。幅值控制部分43生成增益控制信號CTLG，使得由輸出放大檢測部分41檢測到的輸出幅值收斂在由基準(zhǔn)幅值設(shè)置部分42設(shè)置的基準(zhǔn)幅值。幅值控制部分43將生成的增益控制信號CTLG輸出到第一放大器AMPlI和第二放大器AMP12。如上所述，在該實(shí)施例中，在預(yù)定AD轉(zhuǎn)換級中控制第一放大器AMPlI和第二放大器AMP12的增益。下文中，將對于為何執(zhí)行增益控制的理由和具體控制方法提供描述。為何執(zhí)行放大器的增益控制的理由圖4的部分(A)到(C)是示出兩個(gè)放大器(AMP11和AMP12)的輸入信號和輸出信號之間的關(guān)系的圖。圖4的部分(A)示出AD轉(zhuǎn)換級的基本結(jié)構(gòu)。圖4的部分(B)示出兩個(gè)開環(huán)放大器的輸入信號和輸出信號的對應(yīng)。圖4的部分(C)不出輸入和輸出之間的關(guān)系。在圖4的示例中，第一放大器AMPlI的輸入是INlP和IN1M，并且輸出是OUTlP和OUTIM。第二放大器AMP12的輸入是IN2P和IN2M，并且輸出是0UT2P和0UT2M。圖4的部分(C)中的電壓Vl給出為(IN1P-IN1M = 0)，并且V2是(IN2P-IN2M =0)。因此，輸入全量程(input full scale) IFS給出為(輸入全量程)=(IN1P-IN1M=0)-(IN2P-IN2M = 0)。通過直到第一放大器AMPlI和第二放大器AMP12的輸入累積的累積增益確定輸入全量程IFS。在沒有控制的情況下，IFS顯著變化，并且在多級結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生上限。因此，在該實(shí)施例中控制第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的增益。增益控制的原理圖5A到5C是說明根據(jù)實(shí)施例的放大器(AMP11和AMP12)的增益控制的原理的圖。圖5A不出任何輸入電壓時(shí)的恒定輸出。圖5B不出兩個(gè)開環(huán)放大器的輸入信號和輸出信號的對應(yīng)。圖5C示出能夠恒定而不管輸入全量程的輸出范圍。在根據(jù)該實(shí)施例的各個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20(-1到-N-1)中，第一放大器AMPl I和第二放大器AMP12的主線信號通過用兩個(gè)輸入的內(nèi)插(例如，電容內(nèi)插)執(zhí)行用于傳輸?shù)诫S后級 的操作。因此,第一放大器AMPll和第二放大器AMP12之間的兩個(gè)輸入/輸出關(guān)系如圖5A和5B所示。如圖5A所示，第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的正相(反相)的幅值差變?yōu)楹芏ǘ还茌斎胄盘枴Ｆ湟馕吨绠?dāng)控制第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的正相或反相之間的差為設(shè)置幅值時(shí)，輸出范圍能夠恒定而不管輸入全量程。結(jié)果，如實(shí)施例所示，構(gòu)成開環(huán)MDAC級流水線型AD轉(zhuǎn)換器的AD轉(zhuǎn)換級可以形成為多級結(jié)構(gòu)，并且還可以提供高解析度。在開環(huán)MDAC級流水線型AD轉(zhuǎn)換器10中，作為不依賴于來自兩個(gè)輸入信號的輸入取出幅值信息并且控制幅值為恒定的控制方法，下面說明主要的三種方法。在第一控制方法中，取出正相信號(反相信號)之間的差并且與希望的幅值信息比較以控制放大器的增益(圖6)。在第二控制方法中，取出各個(gè)放大器AMPll和AMP12的差分信號分量，并且將取出的差分幅值的和與希望的幅值信息比較以控制放大器AMPll和AMP12的增益(圖7)。在第三控制方法中，取出正相信號之間的差和反相信號之間的差，并且將其平均值與希望的幅值信息比較以控制兩個(gè)放大器AMPll和AMP12的增益(圖8)。2. I對應(yīng)于第一控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例圖6是示出應(yīng)用第一控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例的圖，該第一控制方法取出正相信號(反相信號)之間的差，并且將它與希望的幅值信息比較以控制兩個(gè)放大器(AMP11 和 AMP12)的增益。圖6中的增益控制部分40A基本具有與圖I所示的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)。在圖6的示例中，通過輸出幅值檢測部分取出第一放大器AMPll的正相信號SPl和第二放大器AMP12的正相信號SP2之間的差作為幅值信息。然后，在幅值控制部分43中，生成增益控制信號CTLG，使得由輸出幅值檢測部分41檢測到的輸出幅值收斂在由基準(zhǔn)幅值設(shè)置部分42設(shè)置的基準(zhǔn)幅值，以便控制第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的增益。此外，可以通過取出反相之間的差作為幅值信息控制幅值。2. 2對應(yīng)于第二控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例圖7是示出應(yīng)用第二控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例的圖，該第二控制方法取出兩個(gè)放大器(AMP11和AMP12)的差分信號分量，并且將取出的差分幅值的和與希望的幅值信息比較以控制兩個(gè)放大器的增益。在圖7中的增益控制部分40B中，輸出幅值檢測部分41B包括運(yùn)算放大器411，其配置為檢測第一放大器AMPll的正相信號SPl和反相信號SMl之間的差分幅值。輸出幅值檢測部分41B包括運(yùn)算放大器412，其配置為檢測第二放大器AMP12的正相信號SP2和反相信號SM2之間的差分幅值。此外，輸出幅值檢測部分41B包括運(yùn)算放大器413，其配置為取出運(yùn)算放大器411的差分幅值信息和運(yùn)算放大器412的差分幅值信息的和作為幅值信息。在幅值控制部分43中，生成增益控制信號CTLG，使得由輸出幅值檢測部分41B檢測到的輸出幅值收斂在由基準(zhǔn)幅值設(shè)置部分42設(shè)置的基準(zhǔn)幅值，以便控制第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的增益。
2. 3對應(yīng)于第三控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例圖8是示出應(yīng)用第三控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例的圖，該第三控制方法取出正相信號之間的差和反相信號之間的差，并且將其平均值與希望的幅值信息比較以控制兩個(gè)放大器AMPll和AMP12的增益。在圖8中的增益控制部分40C中，輸出幅值檢測部分41C包括運(yùn)算放大器414，其配置為檢測第一放大器AMPll的正相信號SPl和第二放大器AMP12的正相信號SP2之間的
差分幅值。輸出幅值檢測部分41C包括運(yùn)算放大器415，其配置為檢測第一放大器AMPll的反相信號SMl和第二放大器AMP12的反相信號SM2之間的差分幅值。此外，輸出幅值檢測部分41C包括運(yùn)算放大器416，其配置為取出運(yùn)算放大器414的差分幅值信息和運(yùn)算放大器415的差分幅值信息的和作為幅值信息。在幅值控制部分43中，生成增益控制信號CTLG，使得由輸出幅值檢測部分41C檢測到的輸出幅值收斂在由基準(zhǔn)幅值設(shè)置部分42設(shè)置的基準(zhǔn)幅值，以便控制第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的增益。在根據(jù)實(shí)施例的AD轉(zhuǎn)換器10中，從兩個(gè)輸入的信號取出不依賴于輸入的幅值信息，以便控制兩個(gè)放大器的增益使得幅值恒定。這提供下述效果。根據(jù)實(shí)施例，放大器AMP隨著增益變大而變得失真，而S/N隨著增益變小而劣化?？刂圃鲆娼档褪д婧蚐/N劣化。目前，復(fù)制電路和控制電路兩者是需要的，但是因?yàn)楸O(jiān)控主線信號，所以可以僅用控制電路構(gòu)造該系統(tǒng)，并且這有助于面積減小。此外，因?yàn)椴皇褂脧?fù)制電路，所以不出現(xiàn)復(fù)制電路和主線放大器AMP之間的相對誤差，并且可以執(zhí)行精確控制。在上述實(shí)施例中，在一個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20-2中監(jiān)控第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出，以便執(zhí)行第一放大器AMPl I和第二放大器AMP12的增益控制。實(shí)施例不限于圖I中的結(jié)構(gòu)。如圖9所示，例如，可以在所有AD轉(zhuǎn)換級20-2中監(jiān)控第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出，以便執(zhí)行第一和第二放大器AMPll和AMP12的增益控制。此外，如圖10所示，例如可以在兩或三級的間隔監(jiān)控第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出，以便執(zhí)行第一和第二放大器AMPll和AMP12的增益控制。
此外，如圖11所示，可以在最終級AD轉(zhuǎn)換級20-(N_l)的之前級中監(jiān)控第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出，以便執(zhí)行第三放大器AMP13和第四放大器AMP14的增益控制。圖12是示出結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果的圖，其中在N = 5的情況下，在初始AD轉(zhuǎn)換級20-1中監(jiān)控第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出以執(zhí)行兩個(gè)放大器AMPll和AMP12的增益控制如圖12所示，通過僅在初始AD轉(zhuǎn)換級20-1中執(zhí)行第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的增益控制，第二和隨后級的輸出范圍區(qū)域更小，但是所有級的輸出幅值可以保
持在一定水平。圖13是示出結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果的圖，其中在N = 5的情況下，在所有AD轉(zhuǎn)換級20 (_1到4)中監(jiān)控第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出以執(zhí)行兩個(gè)放大器AMPll和 AMP12的增益控制。如可以從圖13所見，在對所有AD轉(zhuǎn)換級執(zhí)行控制的情況下，所有AD轉(zhuǎn)換級的輸出幅值可以比圖12中的一個(gè)AD轉(zhuǎn)換級的控制的情況下更恒定。圖14是示出模擬結(jié)果的圖，其中在降低增益之后在N = 5的情況下，在所有AD轉(zhuǎn)換級20(-1到4)中監(jiān)控第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出以執(zhí)行兩個(gè)放大器的增益控制。降低增益導(dǎo)致更大的增益損失。然而，如圖14所示，即使在大增益損失的情況下，輸出幅值也可以在所有AD轉(zhuǎn)換級中恒定。圖15是示出模擬結(jié)果的圖，其中在N = 11的情況下，從初始級起在間隔3個(gè)級的AD轉(zhuǎn)換級20 (-1、-4和-7)中監(jiān)控第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的輸出以執(zhí)行兩個(gè)放大器的增益控制。在此情況下，使用控制信號，使得在初始級AD轉(zhuǎn)換級20-1中增益變小，這有助于第二級和第三級AD轉(zhuǎn)換級20-2和20-3中信號小。使用控制信號，使得在第四級AD轉(zhuǎn)換級20-4中增益變大,這有助于第五級和第六級AD轉(zhuǎn)換級20-5和20-6中信號大。使用控制信號,使得在第七級AD轉(zhuǎn)換級20-7中增益變小,這有助于第八級、第九級和第十級AD轉(zhuǎn)換級20-8、20-9和20-10中信號小。在開環(huán)MDAC級流水線型AD轉(zhuǎn)換器10中，已經(jīng)對于這樣的結(jié)構(gòu)提供了描述，其中從兩個(gè)輸入的信號取出不依賴于輸入的幅值信息，以便控制幅值為恒定。下文中，將對于用于在不需要具有高精度的運(yùn)算放大器的情況下實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器的I位AD轉(zhuǎn)換級20 (-1到N-1)以及模擬信號生成級的具體結(jié)構(gòu)和功能提供描述，該AD轉(zhuǎn)換器能夠進(jìn)行低功率操作和高速操作并且便于小型化。3. AD轉(zhuǎn)換級的具體結(jié)構(gòu)示例首先，盡管一些部分與上面的說明重疊，但是將對于也可應(yīng)用為I位AD轉(zhuǎn)換器的一個(gè)基本AD轉(zhuǎn)換級的具體結(jié)構(gòu)和功能提供描述。為了便于理解，在描述中使用初始級AD轉(zhuǎn)換級20-1作為示例。在隨后級AD轉(zhuǎn)換級20-2到20- (N-I)中，輸入從前一級AD轉(zhuǎn)換級20_1到20- (N-2)輸出的第一殘差信號和第二殘差信號作為第一模擬信號和第二模擬信號。
根據(jù)實(shí)施例的AD轉(zhuǎn)換器10的輸入范圍(電壓)是從0到Vr。在該實(shí)施例中，第一基準(zhǔn)電壓Vrt對應(yīng)于電壓Vr，并且第二基準(zhǔn)電壓Vrb對應(yīng)于電壓OV。如上所述，第一模擬信號和第二模擬信號輸入AD轉(zhuǎn)換級20。輸入到初始級AD轉(zhuǎn)換級20-1的第一模擬信號輸入為具有電壓值(Vin-Vrb)的信號，該電壓值(Vin-Vrb)對應(yīng)于兩個(gè)電壓(第一基準(zhǔn)電壓Vrt和第二基準(zhǔn)電壓Vrb)之間電壓值(Vin)與第二基準(zhǔn)電壓Vrb之間差。在該實(shí)施例中，第一模擬信號是Vin，因?yàn)槿缟纤鯲rb = O。輸入第二模擬信號作為具有電壓值(Vin-Vrb-(Vrt-Vrb)) = (Vin-Vrt)的信號，該電壓值(Vin-Vrb-(Vrt-Vrb)) = (Vin-Vrt)對應(yīng)于第一模擬信號的電壓值(Vin-Vrb)和第一基準(zhǔn)電壓Vrt和第二基準(zhǔn)電壓Vrb之間的差電壓(Vrt-Vrb)之間的差。
在該實(shí)施例中，如上所述，輸入模擬信號Vin具有O(Vrb)和Vr(Vrt) (0 < Vin<Vr)之間電壓值，并且提供到第一模擬信號輸入端子Till作為第一模擬信號(電壓)Vin0第一模擬信號輸入端子TIll通過信號輸入線LIll輸入第一模擬信號Vin到AD轉(zhuǎn)換級20-1。第二模擬信號輸入端子TI12通過信號輸入線LI12輸入第二模擬信號到AD轉(zhuǎn)換級20-1,第二模擬信號具有對應(yīng)于第一模擬信號Vin的電壓值(Vin)和基準(zhǔn)電壓的差電壓Vr之間的差的電壓值(Vin-Vr)。AD轉(zhuǎn)換級20-1從第一模擬信號輸入端子TIll輸入具有電壓值(Vin)的第一模擬信號Vin。并行地，AD轉(zhuǎn)換級20-1從第二模擬信號輸入端子TI 12輸入第二模擬信號(Vin-Vr)，其具有通過從輸入電壓Vin減去基準(zhǔn)電壓的差電壓Vr計(jì)算的值(Vin-Vr)。AD轉(zhuǎn)換級20-1包括信號生成部分21，配置為從兩個(gè)信號(第一和第二模擬信號)生成作為殘差信號的第三模擬信號(Vin-Vr/2)。這意味著AD轉(zhuǎn)換級20_1生成第三模擬信號(Vin-Vr/2)，其具有通過將第一模擬信號的電壓值Vin加到第二模擬信號的電壓值(Vin-Vr)并且將其除以2計(jì)算的電壓值。AD轉(zhuǎn)換級20在內(nèi)部比較部分22中執(zhí)行兩個(gè)信號(第一和第二模擬信號)的電壓Vin和(Vin-Vr)之間的高和低(大和小)比較。AD轉(zhuǎn)換級20-1基于比較部分22的比較結(jié)果，從第一模擬信號輸出端子TOll輸出放大A倍的第一殘差信號A*Vin或A* (Vin-Vr/2)類似地，AD轉(zhuǎn)換級20-1基于比較部分22的比較結(jié)果，從第二模擬信號輸出端子T012輸出放大A倍的第二殘差信號A*(Vin-Vr/2)或A*(Vin_Vr)。A是顯示放大率的常數(shù)。并行地，AD轉(zhuǎn)換級20-1基于比較部分22的比較結(jié)果，從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll輸出具有0或I的數(shù)字值(數(shù)據(jù))的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DS。在該實(shí)施例中，數(shù)字值(數(shù)據(jù))0對應(yīng)于第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且數(shù)字值(數(shù)據(jù))I對應(yīng)于第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。圖16A和圖16B是示出對于各個(gè)情況，基于圖2中AD轉(zhuǎn)換級中比較部分的比較結(jié)果輸出的殘差信號和數(shù)字信號的圖。AD轉(zhuǎn)換級20-1在比較部分22中確定通過將第一模擬信號電壓Vin加到第二模擬信號電壓(Vin-Vr)計(jì)算的信號電壓(2Vin-Vr)是高于還是低于O。當(dāng)獲得其中信號電壓(2Vin-Vr)低于0(2Vin_Vr < 0)第一比較結(jié)果時(shí)，這意味著(Vin < Vr/2)，AD轉(zhuǎn)換級20-1執(zhí)行下述處理。這等價(jià)于這樣的情況，其中兩個(gè)模擬輸入電壓IVinI和IVin-VrI相互比較，并且結(jié)果顯不第一模擬信號電壓I Vin I低于第二模擬信號電壓I Vin-Vr I (|Vin < | Vin-Vr |)。如圖16A所示，當(dāng)獲得第一比較結(jié)果(Vin < Vr/2)時(shí)，AD轉(zhuǎn)換級20_1從第一模擬信號輸出端子TOll輸出A*Vin作為第一殘差信號。AD轉(zhuǎn)換級20-1從第二模擬信號輸出端子T012輸出A* (Vin-Vr/2)作為第二殘差信號。
并行地，AD轉(zhuǎn)換級20-1從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll輸出具有數(shù)字值(數(shù)據(jù))0的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DS。當(dāng)獲得其中信號電壓(2Vin-Vr)高于0 (2Vin_Vr > 0)第二比較結(jié)果時(shí)，這意味著(Vin > Vr/2)，AD轉(zhuǎn)換級20-1執(zhí)行下述處理。這等價(jià)于這樣的情況，其中兩個(gè)模擬輸入電壓IVinI和IVin-VrI相互比較，并且結(jié)果顯不第一模擬信號電壓I Vin I高于第二模擬信號電壓I Vin-Vr I (|Vin > | Vin-Vr |)。如圖16B所示，當(dāng)獲得第二比較結(jié)果(Vin > Vr/2)時(shí)，AD轉(zhuǎn)換級20_1從第一模擬信號輸出端子TOll輸出A*(Vin-Vr/2)作為第一殘差信號。AD轉(zhuǎn)換級20-1從第二模擬信號輸出端子T012輸出A* (Vin-Vr)作為第二殘差信號。并行地，AD轉(zhuǎn)換級20-1從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll輸出具有數(shù)字值(數(shù)據(jù))I的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DS。如上所述，根據(jù)實(shí)施例的AD轉(zhuǎn)換器10的AD轉(zhuǎn)換級20-1在獲得第一比較結(jié)果(Vin
<Vr/2)時(shí)輸出第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0，并且在獲得第二比較結(jié)果(Vin > Vr/2)時(shí)輸出第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I。根據(jù)比較結(jié)果，AD轉(zhuǎn)換級20-1用第一放大器AMPll和第二放大器AMP12將模擬殘差信號(Vin和Vin-Vr/2、或者Vin-Vr/2和Vin-Vr)放大A倍以輸出信號。I位AD轉(zhuǎn)換級的具體結(jié)構(gòu)示例圖17是示出根據(jù)實(shí)施例的I位AD轉(zhuǎn)換級的具體結(jié)構(gòu)示例的電路圖。為了便于理解，如上所述，使用初始級AD轉(zhuǎn)換級20-1作為示例。在隨后級AD轉(zhuǎn)換級20-2到20-(N-I)中，輸入從前一級AD轉(zhuǎn)換級20_1到20_(N_2)輸出的第一殘差信號
和第二殘差信號作為第一模擬信號和第二模擬信號。因此，AD轉(zhuǎn)換級20-1到20-(N-I)具有與AD轉(zhuǎn)換級20的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級20本身可以應(yīng)用為I位AD轉(zhuǎn)換器10D。如上所述，圖17中的AD轉(zhuǎn)換級20包括信號生成部分21、比較部分22、第一輸出部分23、第二輸出部分24和切換部分25。信號生成部分21通過信號輸入線LIll和LI 12輸入第一模擬信號Vin和第二模擬信號(Vin-Vr)。信號生成部分21生成第三模擬信號(Vin-Vr/2)，其具有通過將第一模擬信號的電壓值Vin加到第二模擬信號的電壓值(Vin-Vr)并且將其除以2計(jì)算的電壓值。
信號生成部分21輸出米樣模擬信號、第一模擬信號Vin、第二模擬信號(Vin-Vr)和第三模擬信號(Vin-Vr/2)到切換部分25。
圖17中的信號生成部分21通過電容內(nèi)插生成第三模擬信號(Vin-Vr/2)。圖17中的信號生成部分21包括第一電容器C11、第二電容器C12、第三電容器C13和第四電容器C14。信號生成部分21包括第一開關(guān)SW11、第二開關(guān)SW12、第三開關(guān)SW13、第一輸出節(jié)點(diǎn)ND11、第二輸出節(jié)點(diǎn)ND12和第三輸出節(jié)點(diǎn)13。在該實(shí)施例中,例如,第一電容器Cll和第二電容器C12的電容值設(shè)為2C,并且第三電容器C13和第四電容器C14的電容值設(shè)為1C。 這意味著第一電容器Cl I和第二電容器C12的電容值與第三電容器C13和第四電容器C14的電容值之間的比率設(shè)為2 I。第一電容器Cll的一端連接到第一模擬信號Vin的輸入線LI11,并且另一端連接到用于輸出第一模擬信號Vin的第一輸出節(jié)點(diǎn)NDlI。第二電容器C12的一端連接到第二模擬信號(Vin-Vr)的輸入線LI12，并且另一端連接到用于輸出第二模擬信號(Vin-Vr)的第二輸出節(jié)點(diǎn)ND12。第三電容器C13的一端連接到第一模擬信號Vin的輸入線LI11，并且另一端連接到用于輸出第三模擬信號(Vin-Vr/2)的第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13。第四電容器C14的一端連接到第二模擬信號(Vin-Vr)的輸入線LI12，并且另一端連接到用于輸出第三模擬信號(Vin-Vr/2)的第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13。第一開關(guān)SWll連接在第一輸出節(jié)點(diǎn)NDll和固定電勢VC之間。固定電勢VC例如是地電勢GND。第二開關(guān)SWl2連接在第二輸出節(jié)點(diǎn)ND12和固定電勢VC之間。第三開關(guān)SW13連接在第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13和固定電勢VC之間。在第一相位信號的高電平時(shí)段期間，第一開關(guān)SW11、第二開關(guān)SW12和第三開關(guān)SW13保持在導(dǎo)電狀態(tài)(短路狀態(tài))，并且在低電平時(shí)段期間保持在非導(dǎo)電狀態(tài)(打開狀態(tài))。第一電容器Cll在第一開關(guān)SWll的導(dǎo)電狀態(tài)期間米樣作為輸入信號的第一模擬信號Vin，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下在第一輸出節(jié)點(diǎn)NDll側(cè)生成采樣的電壓Vin，以便輸出其電
壓信號。第二電容器C12在第二開關(guān)SW12的導(dǎo)電狀態(tài)期間采樣作為輸入信號的第二模擬信號(Vin-Vr)，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下在第二輸出節(jié)點(diǎn)ND12側(cè)生成采樣的電壓Vin，以便輸出其電壓信號。第三電容器C13在第三開關(guān)SW13的導(dǎo)電狀態(tài)期間采樣作為輸入信號的第一模擬信號Vin，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下在第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13側(cè)生成采樣的電壓Vin。第四電容器C14在第三開關(guān)SW13的導(dǎo)電狀態(tài)期間采樣作為輸入信號的第二模擬信號(Vin-Vr)，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下在第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13側(cè)生成采樣的電壓。如上所述，第三電容器C13和第四電容器C14在第三開關(guān)SW13的導(dǎo)電狀態(tài)期間采樣輸入信號，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下在第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13側(cè)生成每個(gè)采樣的電壓。然后，合成電壓并且從第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13輸出。
比較部分22通過信號輸入線LIll和LI 12輸入第一模擬信號Vin和第二模擬信號(Vin-Vr)。比較部分22將第一模擬信號的電壓值Vin加到第二模擬信號的電壓值(Vin-Vr)，并且比較信號(2Vin-Vr)是高于還是低于O。實(shí)際上，比較部分22比較通過從第一模擬信號的電壓值Vin減去第二模擬信號的中間電壓值Vr/2計(jì)算的電壓值(Vin-Vr/2)與OV (基準(zhǔn)電壓值)。比較部分22從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll輸出具有對應(yīng)于比較結(jié)果的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DS0 比較部分22基于比較結(jié)果，在切換部分25中執(zhí)行對于從信號生成部分21輸出的第一模擬信號Vin、第二模擬信號(Vin-Vr)和第三模擬信號(Vin-Vr/2)的提供路線和輸出 部分上的信號的切換控制。也就是說，比較部分22基于比較結(jié)果，執(zhí)行對于第一模擬信號Vin、第二模擬信號(Vin-Vr)和第三模擬信號(Vin-Vr/2)的提供路線和第一輸出部分23和第二輸出部分24上的信號的切換控制當(dāng)獲得其中通過將第一模擬信號的電壓值Vin加到第二模擬信號的電壓值(Vin-Vr)計(jì)算的電壓值(2Vin-Vr)低于0的第一比較結(jié)果時(shí)，比較部分22從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll輸出具有值(數(shù)據(jù))0的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DS。當(dāng)獲得其中電壓值(2Vin_Vr)高于0的第二比較結(jié)果時(shí)，比較部分22從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll輸出具有值(數(shù)據(jù))I的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DS。當(dāng)獲得第一比較結(jié)果時(shí)，比較部分22執(zhí)行切換部分25的切換控制如下。比較部分22控制切換部分25，使得從信號生成部分21輸出的第一模擬信號Vin輸入第一輸出部分23作為第一殘差信號,并且第三模擬信號(Vin-Vr/2)輸入第二輸出部分24作為第二殘差信號。當(dāng)獲得第二比較結(jié)果時(shí)，比較部分22執(zhí)行切換部分25的切換控制如下。比較部分22控制切換部分25，使得從信號生成部分21輸出的第三模擬信號(Vin-Vr/2)輸入第一輸出部分23作為第一殘差信號，并且第二模擬信號(Vin-Vr)輸入第二輸出部分24作為第二殘差信號。圖17中的比較部分22包括比較器CMP11、控制部分CTL11、第五電容器C15、第六電容器C16、第四開關(guān)SW14和比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14和輸出節(jié)點(diǎn)ND15。在該實(shí)施例中，第五電容器C15和第六電容器C16的電容值設(shè)為1C’。第五電容器C15的一端連接到第一模擬信號Vin的輸入線LI 11,并且另一端連接到比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14。第六電容器C16的一端連接到第二模擬信號(Vin-Vr)的輸入線LI12,并且另一端連接到比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14。第四開關(guān)SW14連接在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14和固定電勢VC之間。在作為第一相位信號的反相的第二相位信號02的高電平時(shí)段期間，第四開關(guān)SW14保持在導(dǎo)電狀態(tài)(短路狀態(tài))，并且在低電平時(shí)段期間保持在非導(dǎo)電(打開狀態(tài))。在第二相位信號0 2的高電平時(shí)段期間，第四開關(guān)SW14保持在導(dǎo)電狀態(tài)(短路狀態(tài))，并且在低電平時(shí)段期間保持在非導(dǎo)電(打開狀態(tài))。
反相代表相位偏離180度的關(guān)系。也就是說，當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘朞 I處于高電平時(shí)，第二相位信號0 2處于低電平,并且當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘柼幱诘碗娖綍r(shí),第二相位信號0 2處于高電平。第五電容器C15在第四開關(guān)SW14的導(dǎo)電狀態(tài)期間米樣作為輸入信號的第一模擬信號Vin，并且在預(yù)定定時(shí)在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND 14側(cè)生成采樣的電壓Vin。第六電容器C16在第四開關(guān)SW14的導(dǎo)電狀態(tài)期間采樣作為輸入信號的第二模擬信號(Vin-Vr)，并且在預(yù)定定時(shí)在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14側(cè)生成采樣的電壓。如上所述，第五電容器C15和第六電容器C16在第四開關(guān)SW14的導(dǎo)電狀態(tài)期間采樣輸入信號，并且在預(yù)定定時(shí)在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14側(cè)生成各個(gè)采樣的電壓。比較器CMPll比較輸入的合成信號電壓(Vin+Vin-Vr)與O。
當(dāng)獲得(Vin+Vin-Vr) < 0的第一比較結(jié)果時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll和控制部分CTLlI。當(dāng)獲得(Vin+Vin-Vr) > 0的第二比較結(jié)果時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll和控制部分CTLlI。在第一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘枏母唠娖角袚Q到低電平時(shí)的定時(shí)，比較器CMPll執(zhí)行比較操作。當(dāng)從比較器CMPll接收第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0時(shí)，控制部分CTLll確定獲得第一比較結(jié)果(Vin+Vin-Vr) < 0作為比較結(jié)果，并且如下所述用第一控制信號Sll和第二控制信號S12控制切換部分25?？刂撇糠諧TLll控制切換部分25，使得從信號生成部分21輸出的第一模擬信號Vin輸入第一輸出部分23，并且第三模擬信號(Vin-Vr/2)輸入第二輸出部分24。在第一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙辔恍盘?2從低電平切換為高電平時(shí)，控制部分CTLll確定輸出處于有效高電平的信號，第一控制信號Sll或第二控制信號S12。控制部分CTLll輸出信號到切換部分25，使得第二相位信號O 2處于高電平區(qū)域，并且第一控制信號Sll和第二控制信號S12以互補(bǔ)方式具有高電平和低電平。當(dāng)從比較器CMPll接收第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I時(shí)，控制部分CTLll確定獲得第二比較結(jié)果(Vin+Vin-Vr) > 0作為比較結(jié)果，并且如下所述用第一控制信號Sll和第二控制信號S12控制切換部分25?？刂撇糠諧TLll控制切換部分25，使得從信號生成部分21輸出的第三模擬信號(Vin-Vr/2)輸入第一輸出部分23，并且第二模擬信號(Vin-Vr)輸入第二輸出部分24。當(dāng)?shù)诙辔恍盘?2從低電平切換為高電平時(shí)，控制部分CTLll確定輸出處于有效高電平的信號，第一控制信號Sll或第二控制信號S12。第一輸出部分23以預(yù)定放大率用第一放大器AMPll放大通過切換部分25提供的第一殘差信號Vin或(Vin-Vr/2),以便從第一模擬信號輸出端子TOll輸出該信號。圖17中的第一輸出部分23包括第一放大器(amp) AMPlI、第一輸入節(jié)點(diǎn)ND16和第九開關(guān)SW19。第一放大器AMPl I以預(yù)定放大率(增益)A放大通過切換部分25提供到第一輸入節(jié)點(diǎn)ND16的第一殘差信號Vin或(Vin-Vr/2),以便從第一模擬信號輸出端子TOll輸出該信號。
第九開關(guān)SW19連接在第一輸入節(jié)點(diǎn)ND16和固定電勢VC之間。在第一相位信號O I的高電平時(shí)段期間，第九開關(guān)SW19保持在導(dǎo)電狀態(tài)(短路狀態(tài))，并且在低電平期間保持在非導(dǎo)電狀態(tài)(打開狀態(tài))。當(dāng)?shù)诰砰_關(guān)SW19處于導(dǎo)電狀態(tài)時(shí),第一輸入節(jié)點(diǎn)ND16處于到信號生成部分21的第一輸出節(jié)點(diǎn)NDll和第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13的非連接狀態(tài)，重置為第一放大器AMPll沒有輸入信號的狀態(tài)。第二輸出部分24以預(yù)定放大率A用第二放大器AMP12放大通過切換部分25提供的第二殘差信號(Vin-Vr/2)或(Vin-Vr),以便從第二模擬信號輸出端子T012輸出該信號。圖17中的第二輸出部分24包括第二放大器(amp)AMP12、第二輸入節(jié)點(diǎn)ND17和第十開關(guān)SW20。第二放大器AMP12以預(yù)定放大率(增益)A放大通過切換部分25提供到第二輸入 節(jié)點(diǎn)ND17的第二殘差信號(Vin-Vr/2)或(Vin-Vr)，以便從第二模擬信號輸出端子T012輸
出該信號。第十開關(guān)SW20連接在第二輸入節(jié)點(diǎn)ND17和固定電勢VC之間。在第一相位信號O I的高電平時(shí)段期間，第十開關(guān)SW20保持在導(dǎo)電狀態(tài)(短路狀態(tài))，并且在低電平期間保持在非導(dǎo)電狀態(tài)(打開狀態(tài))。當(dāng)?shù)谑_關(guān)SW20處于導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)，第二輸入節(jié)點(diǎn)ND17處于到信號生成部分21的第二輸出節(jié)點(diǎn)ND12和第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13的非連接狀態(tài)，重置為第二放大器AMP12沒有輸入信號的狀態(tài)。切換部分25基于比較部分22的比較結(jié)果，切換通過信號生成部分21到第一輸出部分23和第二輸出部分24的第一模擬信號Vin、第二模擬信號(Vin-Vr)和第三模擬信號(Vin-Vr/2)的輸入。切換部分25響應(yīng)于比較部分22的控制信號Sll和S12，執(zhí)行如下所述的切換。當(dāng)在比較部分22中獲得第一比較結(jié)果時(shí)，切換部分25指示第一輸出部分23通過信號生成部分21輸入第一模擬信號Vin作為第一殘差信號。然后，切換部分25指示第二輸出部分24輸入第三模擬信號(Vin-Vr/2)作為第二殘差信號。當(dāng)在比較部分22中獲得第二比較結(jié)果時(shí)，切換部分25指示第一輸出部分23通過信號生成部分21輸入第三模擬信號(Vin-Vr/2)作為第一殘差信號。然后，切換部分25指示第二輸出部分24輸入第二模擬信號(Vin-Vr)作為第二殘差信號。圖17中的切換部分25包括第五開關(guān)SW15、第六開關(guān)SW16、第七開關(guān)SW17和第八開關(guān)SW18。第五開關(guān)SW15連接在信號生成部分21的第一輸出節(jié)點(diǎn)NDll和配置為輸入第一殘差信號到第一輸出部分23的第一輸入節(jié)點(diǎn)ND16之間。第六開關(guān)SW16連接在信號生成部分21的第二輸出節(jié)點(diǎn)ND12和配置為輸入第二殘差信號到第二輸出部分24的第二輸入節(jié)點(diǎn)ND17之間。第七開關(guān)SW17連接在信號生成部分21的第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13和配置為輸入第一殘差信號到第一輸出部分23的第一輸入節(jié)點(diǎn)ND16之間。第八開關(guān)SW18連接在信號生成部分21的第三輸出節(jié)點(diǎn)ND13和配置為輸入第二殘差信號到第二輸出部分24的第二輸入節(jié)點(diǎn)ND17之間。
基于由比較部分22輸出的控制信號Sll,第五開關(guān)SW15和第八開關(guān)SW18在導(dǎo)電狀態(tài)和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換?；谟杀容^部分22輸出的控制信號S12,第六開關(guān)SW16和第七開關(guān)SW17在導(dǎo)電狀態(tài)和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換。當(dāng)在比較部分22中獲得第一比較結(jié)果時(shí)，第五開關(guān)SW15和第八開關(guān)SW18通過控制信號Sll保持在導(dǎo)電狀態(tài)，并且第六開關(guān)SW16和第七開關(guān)SW17通過控制信號S12保持在非導(dǎo)電狀態(tài)。當(dāng)在比較部分22中獲得第二比較結(jié)果時(shí)，第五開關(guān)SW15和第八開關(guān)SW18通過控制信號Sll保持在非導(dǎo)電狀態(tài)，并且第六開關(guān)SW16和第七開關(guān)SW17通過控制信號S12保持在導(dǎo)電狀態(tài)。通過比較部分22提供控制信號Sll和S12作為具有與第二相位信號02相同相 位的信號。因此，在比較部分22中，切換部分25的兩個(gè)開關(guān)在與第四開關(guān)SW14處于導(dǎo)電狀態(tài)的時(shí)段相同的時(shí)段期間保持在導(dǎo)電狀態(tài)，并且采樣第一模擬信號Vin和第二模擬信號(Vin-Vr)以執(zhí)行比較和確定。此時(shí)，在信號生成部分21中，第一開關(guān)SWlI、第二開關(guān)SW12和第三開關(guān)SW13保持在非導(dǎo)電狀態(tài)，并且采樣的電壓保持在輸出狀態(tài)。并且第一輸出部分23的第九開關(guān)SW19和第二輸出部分24的第十開關(guān)SW20通過第一相位信號保持在非導(dǎo)電狀態(tài)，并且處于等待到第一放大器AMPll和第二放大器AMP12的信號輸入的狀態(tài)。圖18A和18B是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級的操作的基本概念的圖。如圖18A所示，AD轉(zhuǎn)換級20輸出對應(yīng)于比較部分22中的比較結(jié)果的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。也就是說，AD轉(zhuǎn)換級20相互比較兩個(gè)模擬信號(第一模擬信號Vin和第二模擬信號(Vin-Vr))的大小Vin和I Vin-Vr |，并且基于比較結(jié)果輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0或I。在該實(shí)施例中，作為由此的方法，通過將第一模擬信號Vin加到第二模擬信號(Vin-Vr)獲得信號(Vin+ (Vin-Vr) = 2Vin-Vr)。然后，比較器CMPll比較并且確定信號(2Vin-Vr)是大于(高于)或小于(低于)0，并且輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0或I。AD轉(zhuǎn)換級20還應(yīng)用比較部分22的比較結(jié)果到兩個(gè)模擬信號輸出。也就是說，當(dāng)獲得在AD轉(zhuǎn)換級20中輸出第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0的第一比較結(jié)果時(shí)，如圖18B所不，執(zhí)行模擬信號輸出，使得取決于面積選擇和輸出第一模擬信號Vin和第三模擬信號(Vin-Vr/2)。當(dāng)獲得在AD轉(zhuǎn)換級20中輸出第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I的第二比較結(jié)果時(shí)，如圖18B所示，執(zhí)行模擬信號輸出，使得取決于面積選擇和輸出第三模擬信號(Vin-Vr/2)和第二模擬信號(Vin-Vr)。接下來，將參照圖19到圖22描述圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級的操作?；旧?執(zhí)行第一相位操作和第二相位操作。在第一相位操作中，第一相位信號 有效，并且第二相位信號0 2無效,而在第二相位操作中,第二相位信號O2有效,并且
第一相位信號O I無效。
例如，當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘柣虻诙辔恍盘?2有效時(shí)，該信號設(shè)為高電平。類似地，當(dāng)其無效時(shí)，其設(shè)為低電平。圖19A和19B時(shí)說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級的操作并且示出各個(gè)相位中的操作概況的圖。圖19A示出信號生成部分21的第一到第三開關(guān)SWll到SW13以及在相同相位中相位驅(qū)動為導(dǎo)電狀態(tài)和非導(dǎo) 電狀態(tài)的第一和第二輸出部分23和24的第九開關(guān)SW19和第十開關(guān)SW20的狀態(tài)。圖19B示出以信號生成部分21的各個(gè)開關(guān)SWll到SW13以及第一和第二輸出部分的各個(gè)開關(guān)SW19和SW20的反相相位驅(qū)動的切換部分25的第五到第八開關(guān)SW15到SW18的狀態(tài)。在圖19A和19B中，導(dǎo)電狀態(tài)示出為“接通”，并且非導(dǎo)電狀態(tài)示出為“關(guān)斷”。在圖19A中，Cs示出用于采樣的電容器，其是信號生成部分21的第一到第四電容器 Cll 到 C14。圖20是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級的第一相位的操作的圖。圖21是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級的第二相位的操作并且說明利用獲得的第一比較結(jié)果的操作的圖。圖22是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級的第二相位的操作并且說明利用獲得的第二比較結(jié)果的操作的圖。第一相位的操作在第一相位中，第一相位信號以有效高電平提供到信號生成部分21、第一輸出部分23和第二輸出部分24。此時(shí)，第二相位信號02以無效低電平提供到比較部分22。在這樣的情況下，信號生成部分21的第一開關(guān)SW11、第二開關(guān)SW12、第三開關(guān)SW13、第一輸出部分23的第九開關(guān)SW19、以及第二輸出部分24的第十開關(guān)SW20處于導(dǎo)電狀態(tài)(接通)。另一方面，比較部分22的第四開關(guān)SW14處于非導(dǎo)電狀態(tài)(關(guān)斷)。在信號生成部分21中，在第一到第三開關(guān)SWll到SW13處于導(dǎo)電狀態(tài)的情況下，通過采樣電容Cs采樣輸入的第一模擬信號Vin和第二模擬信號(Vin-Vr)。具體地,通過作為米樣電容Cs的第一和第三電容器Cll和C13米樣第一模擬信號Vin,并且通過第二和第四電容器C12和C14采樣第二模擬信號(Vin-Vr)。在第一和第二輸出部分23和24的第九和第十開關(guān)SW19和SW20處于導(dǎo)電狀態(tài)的情況下，重置第一放大器AMPll和第二放大器AMP12。第二相位的操作在第二相位中，第二相位信號0 2以有效高電平提供到比較部分22。此時(shí),第一相位信號以無效低電平提供到號生成部分21、第一輸出部分23和第二輸出部分24。在這樣的情況下，比較部分22的第四開關(guān)SW14處于導(dǎo)電狀態(tài)(接通)。另一方面，信號生成部分21的第一開關(guān)SW11、第二開關(guān)SW12、第三開關(guān)SW13、第一輸出部分23的第九開關(guān)SW19、以及第二輸出部分24的第十開關(guān)SW20處于非導(dǎo)電狀態(tài)(關(guān)斷)。在比較部分22中，在第四開關(guān)SW14處于導(dǎo)電狀態(tài)的情況下，通過第五電容器C15和第六電容器C16米樣第一模擬信號Vin和第二模擬信號(Vin-Vr)。然后,在預(yù)定定時(shí)在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14側(cè)生成各個(gè)采樣的電壓。在第一開關(guān)SWl I、第二開關(guān)SW12和第三開關(guān)SW13處于非導(dǎo)電狀態(tài)的情況下，在第一到第三輸出節(jié)點(diǎn)NDll到ND13側(cè)生成采樣的電壓V，并且信號生成部分21處于等待電壓信號輸出的狀態(tài)。在比較部分22中，合成電壓并且提供到比較器CMPlI。比較器CMPll在第一相位信號O I從高電平切換位低電平的定時(shí)執(zhí)行比較操作。在比較操作中，比較器CMPll比較輸入的合成信號電壓(Vin+Vin-Vr)與OV。當(dāng)獲得第一比較結(jié)果(Vin+Vin-Vr) < 0時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll和控制部分CTLlI。當(dāng)獲得第二比較結(jié)果(Vin+Vin-Vr) > 0時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll和控制部分CTLlI。然后，當(dāng)?shù)诙辔恍盘?2從低電平切換位高電平時(shí)，控制部分CTLll確定輸出處 于有效高電平的信號，第一控制信號Sll或第二控制信號S12。當(dāng)從比較器CMPll接收第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0時(shí)，控制部分CTLll確定獲得第一比較結(jié)果(Vin+Vin-Vr) < 0作為比較的結(jié)果，并且如下所述通過第一控制信號Sll和第二控制信號S12控制切換部分25?？刂撇糠諧TLll設(shè)置第一控制信號Sll為有效高電平，并且第二控制信號S12為無效低電平。結(jié)果，如圖21所示，切換部分25中第五開關(guān)SW15和第八開關(guān)SW18保持處于導(dǎo)電狀態(tài)(接通)，并且第六開關(guān)SW16和第七開關(guān)SW17保持處于非導(dǎo)電狀態(tài)(關(guān)斷)。然后，從信號生成部分21輸出的第一模擬信號Vin輸入到第一輸出部分23的第一放大器AMP11,并且第三模擬信號(Vin-Vr/2)輸入到第二輸出部分24的第二放大器AMP12。第一放大器AMPll用預(yù)定放大率A放大通過切換部分25提供的第一殘差信號Vin,并且從第一模擬信號輸出端子TOll輸出信號A*Vin。第二放大器AMP12用預(yù)定放大率A放大通過切換部分25提供的第二殘差信號(Vin-Vr/2)，并且從第二模擬信號輸出端子T012輸出信號A* (Vin-Vr/2)。當(dāng)從比較器CMPll接收第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I時(shí)，控制部分CTLll確定獲得第二比較結(jié)果(Vin+Vin-Vr) > 0作為比較的結(jié)果，并且如下所述通過第一控制信號Sll和第二控制信號S12控制切換部分25?？刂撇糠諧TLll設(shè)置第二控制信號S12為有效高電平，并且第一控制信號Sll為無效低電平。結(jié)果，如圖22所示，第六開關(guān)SW16和第七開關(guān)SW17保持處于導(dǎo)電狀態(tài)(接通)，并且第五開關(guān)SW15和第八開關(guān)SW18保持處于非導(dǎo)電狀態(tài)(關(guān)斷)。在此情況下,從信號生成部分21輸出的第三模擬信號(Vin-Vr/2)輸入到第一輸出部分23的第一放大器AMPlI，并且第二模擬信號(Vin-Vr)輸入到第二輸出部分24的第二放大器AMP12。第一放大器AMPll用預(yù)定放大率A放大通過切換部分25提供的第一殘差信號(Vin-Vr/2)，并且從第一模擬信號輸出端子TOll輸出信號A* (Vin-Vr/2)。第二放大器AMP12用預(yù)定放大率A放大通過切換部分25提供的第二殘差信號(Vin-Vr)，并且從第二模擬信號輸出端子T012輸出信號A* (Vin-Vr)。如上所述，圖17中AD轉(zhuǎn)換級20基于從兩個(gè)模擬輸入電壓Vin和(Vin-Vr)自身生成的比較對象值(閾值)執(zhí)行比較。類似地，從兩個(gè)模擬輸入電壓自身生成模擬殘差信號。因此，AD轉(zhuǎn)換器IOD不存在需要精確絕對值的部分。盡管通過增益控制部分40控制放大器AMPll和AMP12的放大率(增益)，但是可 以用簡單的差分放大器構(gòu)造放大器，因?yàn)橐餐ㄟ^開環(huán)執(zhí)行電容器操作(不使用閉環(huán))。已經(jīng)對于I位AD轉(zhuǎn)換級20的具體結(jié)構(gòu)和功能的示例提供了描述。下文中，將對于級聯(lián)連接到多個(gè)(該描述中2個(gè))AD轉(zhuǎn)換級20的2位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)和操作提供描述。為了便于理解，提供通過將第一級和第二級AD轉(zhuǎn)換級20-1和20_2相互級聯(lián)連接構(gòu)造2位AD轉(zhuǎn)換器的示例。圖23是示出通過級聯(lián)連接圖17中的兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級形成的2位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例的框圖。圖24是示出通過級聯(lián)連接圖17中的兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級形成的2位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。通過級聯(lián)連接圖17中的兩個(gè)I位AD轉(zhuǎn)換級形成2位AD轉(zhuǎn)換器IOE作為2位AD
轉(zhuǎn)換器。在示例中，使用開環(huán)放大器和開環(huán)電容器操作形成開環(huán)流水線型AD轉(zhuǎn)換器。在AD轉(zhuǎn)換器IOE中，第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1具有與圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級相同的結(jié)構(gòu)，并且具有相同的操作效果。第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2具有與第一級AD轉(zhuǎn)換級20_1的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)。第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1中的第一和第二輸出部分23-1和24_1的放大器AMPll-I和AMP12-1的放大率設(shè)為Al。并且第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2中的第一和第二輸出部分23-2和24-2的放大器AMPl 1-2和AMP12-2的放大率設(shè)為A2。在AD轉(zhuǎn)換器IOE中，第一級AD轉(zhuǎn)換級20_1的第一模擬信號輸出端子TOl 1_1連接到第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2的第一模擬信號輸入端子TI 11-2。類似地，在AD轉(zhuǎn)換器IOE中，第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1的第二模擬信號輸出端子TOl 1-2連接到第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2的第二模擬信號輸入端子TI12-2。因此，從第一模擬信號輸入端子TI 11-2輸入(Al*Vin)或{Al* (Vin-Vr/2)}到第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2作為第一模擬信號。類似地，從第二模擬信號輸入端子TI12-2輸入{Al*(Vin-Vr/2)}或{Al* (Vin-Vr)}到第二級AD轉(zhuǎn)換級20_2作為第二模擬信號。在此將省略對于第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1的操作的描述，因?yàn)橐呀?jīng)在第一實(shí)施例中提供了。基本改變是放大率從Al到A2。
如上所述，第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2的操作基本類似于第一實(shí)施例中的操作，但是輸入模擬信號和模擬信號輸出改變。因此，將聚焦比較部分22-2和兩個(gè)模擬信號輸出提供對于第二級AD轉(zhuǎn)換級20_2的操作的描述。在第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2中的比較部分22_2中，在第四開關(guān)SW14的導(dǎo)電狀態(tài)期間，第五電容器C15采樣作為輸入信號的第一模擬信號(Al*Vin)或{Al* (Vin-Vr/2)}。然后，在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14側(cè)生成預(yù)定定時(shí)采樣的電壓(Al*Vin)或{Al* (Vin-Vr/2)}。在第四開關(guān)SW14的導(dǎo)電狀態(tài)期間,第六電容器C16米樣作為輸入信號的第二模擬信號{Al* (Vin-Vr/2)}或{Al* (Vin-Vr)}。然后，在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14側(cè)生成預(yù)定定時(shí)采樣的電壓{Al* (Vin-Vr/2)}或{Al* (Vin-Vr)}。
如上所述，在第四開關(guān)SW14的導(dǎo)電狀態(tài)期間，第五電容器C15和第六電容器C16采樣輸入信號，并且在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14側(cè)生成預(yù)定定時(shí)采樣的各個(gè)電壓。然后，合成電壓并且提供到比較器CMPlI。在此情況下，合成信號電壓是{(Al*Vin)+Al*(Vin-Vr/2)}或{Al*(Vin-Vr/2)+Al*(Vin-Vr)}。在比較部分22-2中，比較器CMPll比較輸入的合成信號電壓{(Al*Vin)+Al*(Vin-Vr/2)}與 0V。當(dāng)獲得第一比較結(jié)果{(Al*Vin)+Al* (Vin-Vr/2)} < 0時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-2和控制部分CTL11-2。當(dāng)獲得第二比較結(jié)果{(Al*Vin)+Al* (Vin-Vr/2)} > 0時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-2和控制部分CTL11-2。在AD轉(zhuǎn)換器IOE中，第二級AD轉(zhuǎn)換級20_2的比較器CMPll在第二相位信號0 2從高電平切換為低電平的定時(shí)執(zhí)行比較操作。在AD轉(zhuǎn)換器IOE中，第一級AD轉(zhuǎn)換級20_1的比較器CMPll在第一相位信號①I從高電平切換為低電平的定時(shí)執(zhí)行比較操作。在AD轉(zhuǎn)換器IOE中，控制第一相位和第二相位，使得第一級AD轉(zhuǎn)換級20_1和第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2以反相操作，因?yàn)閼?yīng)用流水線處理。當(dāng)從比較器CMPll接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0時(shí)，控制部分CTLl 1-2確定獲得第一比較結(jié)果{(Al*Vin)+Al* (Vin-Vr/2)} <0作為比較結(jié)果。然后，控制部分CTL11-2如下所述通過第一控制信號SI 1-2和第二控制信號S12-2控制切換部分25-2。控制部分CTLl 1-2控制切換部分25-2，使得從信號生成部分21-2輸出的第一模擬信號Al*Vin輸入到第一輸出部分23-2，并且第三模擬信號Al*(Vin-Vr/4)輸入到第二輸出部分24-2。當(dāng)從比較器CMPll接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I時(shí)，控制部分CTLl 1-2確定獲得第二比較結(jié)果{(Al*Vin)+Al* (Vin-Vr/2)} >0作為比較結(jié)果。然后，控制部分CTL11-2如下所述通過第一控制信號SI 1-2和第二控制信號S12-2控制切換部分25-2?？刂撇糠諧TLl 1-2控制切換部分25_2，使得來自信號生成部分21_2的第三模擬信號Al*(Vin-Vr/4)輸入到第一輸出部分23_2，并且另一第三模擬信號Al* (Vin_Vr/4)輸入到第二輸出部分24-2。當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘枏牡碗娖角袚Q為高電平時(shí)，控制部分CTL11-2確定輸出處于有效高電平的信號，第一控制信號S11-2或第二控制信號S12-2。另一方面，當(dāng)?shù)诙辔恍盘?2從低電平切換為高電平時(shí)，控制部分CTLll-I確定輸出處于有效高電平的信號，第一控制信號Sll-I或第二控制信號S12-1。第一輸出部分23-2用預(yù)定放大率A2放大通過切換部分25_2提供的第一殘差信號Al*Vin或Al*(Vin-Vr/4)，并且從第一模擬信號輸出端子T011-2輸出該信號。也就是說,第一輸出部分23-2從第一模擬信號輸出端子T011-2輸出第一殘差信號 Al*A2*Vin 或 A1*A2* (Vin-Vr/4)。第二輸出部分24-2用預(yù)定放大率A2放大通過切換部分25_2提供的第二殘差信 號Al* (Vin-Vr/4)或Al* (Vin-Vr/2)，并且從第二模擬信號輸出端子T012-2輸出該信號。也就是說，第二輸出部分24-2從第二模擬信號輸出端子T012-2輸出第二殘差信號 A1*A2* (Vin-Vr/4)或 A1*A2* (vin-Vr/2)。在比較部分22-2中，比較器CMPll比較輸入的合成信號電壓{Al* (Vin-Vr/2)+Al*(Vin-Vr)}與 0V。當(dāng)獲得第一比較結(jié)果{Al* (Vin-Vr/2)+Al* (Vin-Vr)} < 0時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-2和控制部分CTL11-2。當(dāng)獲得第二比較結(jié)果{Al* (Vin-Vr/2)+Al* (Vin-Vr)} > 0時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-2和控制部分CTL11-2。當(dāng)從比較器CMPll接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0時(shí)，控制部分CTLl 1-2確定獲得第一比較結(jié)果{Al* (Vin-Vr/2)+Al* (Vin-Vr)} <0作為比較結(jié)果。然后，控制部分CTLl 1_2通過第一控制信號SI 1-2和第二控制信號S12-2控制切換部分25-2。控制部分CTLl 1-2控制切換部分25-2，使得從信號生成部分21_2輸出的第一模擬信號Al* (Vin-Vr/2)輸入到第一輸出部分23_2，并且第三模擬信號Al* (Vin_3Vr/4)輸入到第二輸出部分24-2。當(dāng)從比較器CMPll接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I時(shí)，控制部分CTLl 1-2確定獲得第二比較結(jié)果{Al* (Vin-Vr/2) +Al* (Vin-Vr)} > 0作為比較結(jié)果。然后，控制部分CTLl 1-2如下所述通過第一控制信號SI 1-2和第二控制信號S12-2控制切換部分25-2?？刂撇糠諧TLl 1-2控制切換部分25-2，使得從信號生成部分21_2輸出的第三模擬信號Al*(Vin-3Vr/4)輸入到第一輸出部分23_2，并且第二模擬信號Al* (Vin-Vr)輸入到第二輸出部分24-2。第一輸出部分23-2用預(yù)定放大率A2放大通過切換部分25_2提供的第一殘差信號Al* (Vin-Vr/2)或Al* (Vin_3Vr/4)，并且從第一模擬信號輸出端子T011-2輸出該信號。也就是說,第一輸出部分23-2從第一模擬信號輸出端子T011-2輸出第一殘差信號 A1*A2* (Vin-Vr/2)或 A1*A2* (Vin-3Vr/4)。第二輸出部分24-2用預(yù)定放大率A2放大通過切換部分25_2提供的第二殘差信號Al*(Vin-3Vr/4)或Al* (Vin-Vr)，并且從第二模擬信號輸出端子T012-2輸出該信號。也就是說，第二輸出部分24-2從第二模擬信號輸出端子T012-2輸出第二殘差信號 A1*A2* (Vin-3Vr/4)或 A1*A2*(Vin-Vr)。
如下所述，在第一模擬信號Vin和對應(yīng)于第一基準(zhǔn)電壓Vrt的全量程電壓Vr之間的大-小(高-低)關(guān)系的條件下，2位AD轉(zhuǎn)換器IOE基本執(zhí)行2位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出和兩個(gè)模擬信號輸出。在Vin < Vr/4的情況下，從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDl 1_1和TDl 1_2輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)00。在Vr/4 < Vin < Vr/2的情況下，從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-1和TD11-2輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01。 在Vr/2 < Vin < 3Vr/4的情況下，從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDl 1_1和TDl 1-2輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)10。在3Vr/4 < Vin < Vr的情況下，從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-1和TD11-2輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)11。此外，基于比較結(jié)果從兩個(gè)模擬信號輸出端子T011-2和TD12-2輸出殘差信號。殘差信號Al*Vin和Al* (Vin-Vr/4)放大A2倍并且輸出。在另一情況下，殘差信號Al* (Vin-Vr/4)和Al* (Vin-Vr/2)放大A2倍并且輸出。在另一情況下，殘差信號Al* (Vin-Vr/2)和Al* (Vin_3Vr/4)放大A2倍并且輸出。在另一情況下，殘差信號Al*(Vin-3Vr/4)和I* (Vin-Vr)放大A2倍并且輸出。例如，當(dāng)在第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1中模擬信號輸入Vin是0 < Vin < Vr/2時(shí)，從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll-I輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)O。然后，AD轉(zhuǎn)換級20-1從兩個(gè)模擬信號輸出端子 T011-1 和 TD12-1 輸出殘差信號 Al*Vin 和 Al* (Vin-Vr/2)。在Al*Vin > Al* (Vin-Vr/2)的情況下，這意味著 Vr/4 < Vin < Vr/2，第二級 AD轉(zhuǎn)換級20-2從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-2輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I。然后，AD轉(zhuǎn)換級20_2從兩個(gè)模擬信號輸出端子T011-1和TD12-1輸出殘差信號A2*A1* (Vin-Vr/4)和A2*A1* (Vin-Vr/2)。也就是說，具有兩級結(jié)構(gòu)的AD轉(zhuǎn)換器IOE從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll-I和TDl 1-2輸出2位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01。如上所述，在2位AD轉(zhuǎn)換器IOE中，控制第一相位和第二相位，使得第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1和第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2以反相操作，因?yàn)閼?yīng)用流水線處理。下文中，將對于流水線操作提供描述。在圖24的AD轉(zhuǎn)換器IOE中，第一級AD轉(zhuǎn)換級20_1中的信號生成部分21_1、第一輸出部分23-1和第二輸出部分24-1在第一相位用導(dǎo)電的開關(guān)執(zhí)行米樣和重置操作。在第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1中，信號生成部分21-1、第一輸出部分23-1和第二輸出部分24-1在第二相位執(zhí)行米樣電壓的輸出和輸入。然后，在第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1中，比較部分22_1和切換部分25_1在第二相位執(zhí)行比較確定和殘差信號到第一輸出部分23-1和第二輸出部分24-1的提供控制。相反，第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2中，信號生成部分21_2、第一輸出部分23_2和第二輸出部分24-2在第二相位用導(dǎo)電的開關(guān)執(zhí)行采樣和重置操作。在第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2中，信號生成部分21-2、第一輸出部分23-2和第二輸出部分24-2在第一相位執(zhí)行米樣電壓的輸出和輸入。然后，在第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2中，比較部分22_2和切換部分25_2在第一相位執(zhí)行比較確定和殘差信號到第一輸出部分23-2和第二輸出部分24-2的提供控制。
圖25中的部分(A)和⑶是說明圖24中的2位AD轉(zhuǎn)換器的流水線操作并且示出各個(gè)相位的操作概況的圖。圖25中的部分(A)示出第一級AD轉(zhuǎn)換級20_1的第一相位和第二相位的操作概況。圖25中的部分(B)示出第二級AD轉(zhuǎn)換級20_2的第一相位和第二相位的操作概 況。將參照圖25，對于圖24中2位AD轉(zhuǎn)換器IOE的流水線操作提供描述。當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘柼幱诟唠娖綍r(shí)，在第一級I位AD轉(zhuǎn)換級20-1中，信號生成部分21-1的第一開關(guān)SW11-1、第二開關(guān)SW12-1和第三開關(guān)SW13-1接通。因此，通過作為采樣電容的第一到第四電容器Cll到C14采樣第一模擬信號Vin和第二模擬信號(Vin-Vr)。此時(shí),重置第一放大器AMPll-I和第二放大器AMP12-1,因?yàn)榈谝惠敵霾糠?3_1的第九開關(guān)SW19-1和第二輸出部分24-1的第十開關(guān)SW20-1接通。在第一相位信號①I從高電平切換到低電平的定時(shí)，比較部分22-1的比較器CMPll執(zhí)行比較操作。然后，當(dāng)?shù)诙辔恍盘?2切換到高電平時(shí)，控制部分CTLll-I確定設(shè)置控制切換部分25-1的控制信號Sll-I和S12-1的哪一個(gè)為有效高電平當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘柼幱诘碗娖綍r(shí)，重置模擬信號，并且通過采樣電容采樣的信號通過切換部分25-1發(fā)送到第一放大器AMPll-I和第二放大器AMP12-1。此時(shí)，通過比較部分22-1的控制部分CTLll-I選擇的第五和第八開關(guān)SW15-1和SW18-1或者第六和第七開關(guān)SW16-1和SW17-1處于導(dǎo)電狀態(tài)(接通)。因此，殘差信號Al*Vin 和 Al* (Vin-Vr/2)或者 Al* (Vin-Vr/2)和 Al* (Vin-Vr)輸入到第二級I位AD轉(zhuǎn)換級作為第一和第二模擬信號。此外，從第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0或I。第二級I位AD轉(zhuǎn)換級20-2在相位從第一級I位AD轉(zhuǎn)換級20_1中的切換操作偏離180度的定時(shí)執(zhí)行切換操作，這意味著上述操作相位變?yōu)橄喾?。也就是說，當(dāng)?shù)诙辔恍盘? 2處于高電平時(shí)，在第二級I位AD轉(zhuǎn)換級20-2中，信號生成部分21-2的第一開關(guān)SW11-2、第二開關(guān)SW12-2和第三開關(guān)SW13-2接通。因此，通過作為采樣電容的第一到第四電容器Cll到C14采樣第一模擬信號Al*Vin 或 Al* (Vin-Vr/2)和第二模擬信號 Al* (Vin-Vr/2)或 Al* (Vin-Vr)。此時(shí),重置第一放大器AMP11-2和第二放大器AMP12-2,因?yàn)榈谝惠敵霾糠?3_2的第九開關(guān)SW19-2和第二輸出部分24-2的第十開關(guān)SW20-2接通。在第二相位信號02從高電平切換到低電平的定時(shí)，比較部分22-2的比較器CMPll執(zhí)行比較操作。然后，當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘柷袚Q到高電平時(shí)，控制部分CTL11-2確定設(shè)置控制切換部分25-1的控制信號SI 1-2和S12-2的哪一個(gè)為有效高電平。當(dāng)?shù)诙辔恍盘?2處于低電平時(shí)，重置模擬信號，并且通過采樣電容采樣的信號通過切換部分25-2發(fā)送到第一放大器AMPl 1-2和第二放大器AMP12-2。此時(shí)，通過比較部分22-2的控制部分CTL11-2選擇的第五和第八開關(guān)SW15-2和SW18-2或者第六和第七開關(guān)SW16-2和SW17-2處于導(dǎo)電狀態(tài)(接通)。因此，從第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2輸出殘差信號A2*Al*Vi和A2*A1* (Vin-Vr/4)或者殘差信號 A2*A1* (Vin-Vr/4)和 A2*A1* (Vin-Vr/2)。
在另一情況下，從第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2輸出殘差信號A2*A1*(Vin-Vr/2)和A2*Al*(Vin-3Vr/4)或者殘差信號 A2*A1* (Vin_3Vr/4)和 A2*A1* (Vin-Vr)。此外，從第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0或I。如上所述，同樣在圖24中的AD轉(zhuǎn)換器IOE的AD轉(zhuǎn)換級20_1和20_2中，基于從兩個(gè)模擬輸入電壓本身生成的比較對象值(閾值)執(zhí)行比較。類似地，從兩個(gè)模擬輸入電壓本身生成模擬殘差信號。因此，AD轉(zhuǎn)換器IOE不存在需要精確絕對值的部分。盡管通過增益控制部分40控制放大器AMPll和AMP12的放大率(增益)，但是可以用簡單的差分放大器構(gòu)造放大器，因?yàn)橐餐ㄟ^開環(huán)執(zhí)行電容器操作(不使用閉環(huán))。圖26是通過級聯(lián)連接圖17中的兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級形成的3位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例 的電路圖。僅通過在圖24中的2位AD轉(zhuǎn)換器IOE的第二級AD轉(zhuǎn)換級的輸出側(cè)安排AD轉(zhuǎn)換器的比較部分22-3，形成AD轉(zhuǎn)換器IOF作為3位AD轉(zhuǎn)換器。該結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖I和圖9到圖11中AD轉(zhuǎn)換器10和IOA到IOC中N = 3的情況。比較部分22-3不包括控制部分，并且比較器CMPll的輸出連接到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子 TD11-3。比較部分22-3以與第一級AD轉(zhuǎn)換級20_1的比較部分22_1的相位相同的相位操作，并且以與第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2的比較部分22-2的相位偏離180度的反相操作。在第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2的輸出側(cè)的比較部分22_3中，在第四開關(guān)SW14的導(dǎo)電期間，第五電容器C15米樣作為輸入信號的第一模擬信號。具體地，第五電容器C15采樣第一模擬信號(Al*A2*Vin)或{A1*A2* (Vin-Vr/4)}或{A1*A2*(Vin-Vr/2)}或{A1*A2*(Vin_3Vr/4)。然后，在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14側(cè)生成在預(yù)定定時(shí)采樣的電壓(Al*A2*Vin)、{A1*A2* (Vin-Vr/4)}、{A1*A2* (Vin-Vr/2)}或{A1*A2*(Vin_3Vr/4)}。在第四開關(guān)SW14的導(dǎo)電期間，第六電容器C16米樣作為輸入信號的第二模擬信號。具體地，第六電容器C15米樣第二模擬信號{(A1*A2* (Vin-Vr/4))、{A1*A2*(Vin-Vr/2)}、 {A1*A2*(Vin_3Vr/4)}或{A1*A2*(Vin-Vr)}。然后，在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14側(cè)生成采樣的電壓{A1*A2*(Vin-Vr/4)}、{A1*A2*(Vin-Vr/2)}、 {A1*A2*(Vin_3Vr/4)}或{A1*A2*(Vin-Vr)}。如上所述,在第四開關(guān)SW14的導(dǎo)電期間，第五電容器C15和第六電容器C16米樣輸入信號，并且在比較器CMPll的輸入節(jié)點(diǎn)ND14側(cè)生成在預(yù)定定時(shí)采樣的各個(gè)電壓。然后，合成電壓并且提供到比較器CMPlI。在此情況下，如下所述存在四個(gè)合成信號電壓。第一合成信號電壓是{(Al*A2*Vin)+A1*A2* (Vin-Vr/4)}。第二合成信號電壓是{A1*A2*(Vin-Vr/4) +A1*A2* (Vin-Vr/2)}。第三合成信號電壓是{A1*A2*(Vin-Vr/2) +A1*A2* (Vin_3Vr/4)}。第四合成信號電壓是{A1*A2*(Vin-3Vr/4)+Al*A2* (Vin-Vr)}。在比較部分22-3中，比較器CMPll比較輸入的第一合成信號電壓{(Al*A2*Vin)+Al*A2*(Vin-Vr/4)}與 OV。當(dāng)獲得第一比較結(jié)果{(Al*A2*Vin)+Al*A2*(Vin-Vr/4)} < 0 時(shí)，比較器 CMPll 通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-3。當(dāng)獲得第二比較結(jié)果{(Al*A2*Vin)+Al*A2*(Vin-Vr/4)} > 0 時(shí)，比較器 CMPll 通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-3。在比較部分22-3中，比較器CMPll比較輸入的第二合成信號電壓{A1*A2* (Vin-Vr/4)+Al*A2*(Vin-Vr/2)}與 0V。當(dāng)獲得第一比較結(jié)果{A1*A2*(Vin-Vr/4)+A1*A2*(Vin-Vr/2)} < 0 時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-3。當(dāng)獲得第二比較結(jié)果{A1*A2*(Vin-Vr/4)+A1*A2*(Vin-Vr/2)}> 0 時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-3。在比較部分22-3中，比較器CMPll比較輸入的第三合成信號電壓{A1*A2* (Vin-Vr/2)+Al*A2*(Vin-3Vr/4)}與 0V。當(dāng)獲得第一比較結(jié)果{A1*A2*(Vin-Vr/2)+Al*A2*(Vin-3Vr/4)}< 0 時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-3。當(dāng)獲得第二比較結(jié)果{A1*A2*(Vin-Vr/2)+Al*A2*(Vin-3Vr/4)}> 0 時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-3。在比較部分22-3中，比較器CMPll比較輸入的第四合成信號電壓{A1*A2* (Vin_3Vr/4)+A1*A2*(Vin-Vr)}與 0V。當(dāng)獲得第一比較結(jié)果{Al*A2*(Vin-3Vr/4)+Al*A2*(Vin-Vr)}< 0 時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-3。當(dāng)獲得第二比較結(jié)果{Al*A2*(Vin-3Vr/4)+Al*A2*(Vin-Vr)}> 0 時(shí)，比較器CMPll通過輸出節(jié)點(diǎn)ND15輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TD11-3。因此，可以通過僅安排第三級比較器22-3構(gòu)造3位AD轉(zhuǎn)換器。圖27是示出通過級聯(lián)連接圖17中的兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級形成的3位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。3位AD轉(zhuǎn)換器IOG在以下點(diǎn)上不同于圖26中的AD轉(zhuǎn)換器10F。在3位AD轉(zhuǎn)換器IOG中，在第一級AD轉(zhuǎn)換級20_1的輸入級中安排配置來生成第一模擬信號Vin和第二模擬信號(Vin-Vr)的模擬信號生成級30。模擬信號生成級30形成為具有T/H(跟蹤和保持)功能的比較放大電路。該結(jié)構(gòu)對應(yīng)于N = 3的情況下圖I和圖9到圖11中的N位AD轉(zhuǎn)換器10和IOA到 IOC0模擬信號生成級30包括第三放大器AMP13、第四放大器AMP14、第七電容器C17和第八電容器C18。模擬信號生成級30包括第十一開關(guān)SW31、第十二開關(guān)SW32、第十三開關(guān)SW33、第十四開關(guān)SW34、第十五開關(guān)SW35和第十六開關(guān)SW36。模擬信號生成級30包括第三模擬信號輸入端子TI31、第二基準(zhǔn)電壓提供端子TREFB、第一基準(zhǔn)電壓提供端子TREFT、第三模擬信號輸出端子T031和第四模擬信號輸出端子 T032。
模擬信號生成級30包括第三放大器AMP13的輸入節(jié)點(diǎn)ND31和第四放大器AMP14的輸入節(jié)點(diǎn)ND32。第三放大器AMP13的輸入端子連接到輸入節(jié)點(diǎn)ND31，并且輸出端子連接到第三模擬信號輸出端子T031。第H^一開關(guān)SW31連接在輸入節(jié)點(diǎn)ND31和固定電勢VC之間。第七電容器C17的一端通過第十二開關(guān)SW32連接到第三模擬信號輸入端子TI31，并且通過第十三開關(guān)SW33連接到第二基準(zhǔn)電壓提供端子TREFB。第七電容器C17的另一端連接到第三放大器AMP13的輸入節(jié)點(diǎn)ND31。第四放大器AMP14輸入端子連接到輸入節(jié)點(diǎn)ND32，并且輸出端子連接到第四模擬信號輸出端子T032。第十四開關(guān)SW34連接在輸入節(jié)點(diǎn)ND32和固定電勢VC之間。第八電容器C18的一端通過開關(guān)SW35連接到第三模擬信號輸入端子TI31，并且通過第十六開關(guān)SW36連接到第一基準(zhǔn)電壓提供端子TREFT。第八電容器C18的另一端連接到第四放大器AMP14的輸入節(jié)點(diǎn)ND32。 在模擬信號生成級30中，當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘柼幱谟行Ц唠娖綍r(shí)，第^ 開關(guān)SW31、第十二開關(guān)SW32、第十四開關(guān)SW34和第十五開關(guān)SW35處于導(dǎo)電狀態(tài)(接通狀態(tài))。此時(shí)，第一級AD轉(zhuǎn)換級20-1的信號生成部分21_1、以及第一和第二輸出部分
23-1和24-1以第二相位操作，同時(shí)比較部分22-1和切換部分25-1以第一相位操作。第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2的信號生成部分21_2、以及第一和第二輸出部分23_2和
24-2以第一相位操作，同時(shí)比較部分22-2和切換部分25-2以第二相位操作。并且第三級比較部分22-3以第一相位操作。在模擬信號生成級30中，當(dāng)?shù)诙辔恍盘?2處于有效高電平時(shí)，第十三開關(guān)SW33和第十六開關(guān)SW36處于導(dǎo)電狀態(tài)。圖27中的AD轉(zhuǎn)換器IOG也形成為使用開環(huán)放大器和開環(huán)電容器操作的開環(huán)流水線型AD轉(zhuǎn)換器。如上所述，AD轉(zhuǎn)換器IOG具有從0到Vr的輸入范圍(電壓)，并且包括作為T/H電路的模擬信號生成級30，其配置來采樣輸入信號Vin，并且生成Vin (通過從Vin減去0計(jì)算的值)和(Vin-Vr)。此外，串聯(lián)連接(級聯(lián)連接)兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級20-1和20-2，配置來每一級執(zhí)行I位轉(zhuǎn)換并且基于比較結(jié)果輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和殘差模擬信號。此外，圖27中的AD轉(zhuǎn)換器IOG是通過在第二級AD轉(zhuǎn)換級20_2中連接用于輸出的I位比較器22-3構(gòu)造的具有3位解析度的開環(huán)流水線型AD轉(zhuǎn)換器。圖28是示出3位AD轉(zhuǎn)換器的操作概況的時(shí)序圖。將對于3位AD轉(zhuǎn)換器的操作提供描述。當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘?時(shí)鐘)O I處于高電平時(shí)，信號生成級(T/H電路)30中第^ 、第十二、第十四和第十五開關(guān)SW31、SW32、SW33、SW34和SW35處于導(dǎo)電狀態(tài)(接通)。因此，在模擬信號生成級30中，通過第七和第八電容器C17和ClS(Cs)采樣第n模擬輸入信號Vin (n)。當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘?時(shí)鐘)處于低電平時(shí)，第十一、第十二、第十四和第十五開關(guān)SW31、SW32、SW33、SW34和SW35處于非導(dǎo)電狀態(tài)(關(guān)斷)，并且第十三和第十六開關(guān)SW33和SW36處于導(dǎo)電狀態(tài)(接通)。
因此,模擬信號生成級30分別從第三模擬信號輸出端子T031和第四模擬信號輸出端子T032輸出第n殘差模擬信號(Vin(n)-O) = Vin (n)和(Vin-Vr (n))。此時(shí)，在第一級I位AD轉(zhuǎn)換級中，信號生成部分21-1的第一到第三開關(guān)SWll-I到SW13-1接通。因此，通過第一到第四電容器Cll到C14采樣來自模擬信號生成級30的輸出信號 Vin (n)和(Vin-Vr (n))。并行地，比較部分22-1的第四開關(guān)SW14-1處于非導(dǎo)電狀態(tài)(關(guān)斷)。結(jié)果,在比較部分22-1中，通過第五和第六電容器C15和C16執(zhí)行第n殘差信號Vin (n)和Vin-Vr(n)的操作，并且比較器CMPll相互比較殘差信號Vin (n)和(Vin_Vr(n))的大小。當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘?時(shí)鐘再次處于高電平時(shí)，模擬信號生成級(T/H電路)采樣第(n+1)模擬信號。 此時(shí)，在第一級I位AD轉(zhuǎn)換級中，第一到第三開關(guān)SWll-I到SW13-1關(guān)斷。并且基于比較部分22-1的比較器CMPll的比較結(jié)果，確定控制信號Sll-I和S11-2的選擇。也就是說，在Vin(n) | < Vin(n)-Vr的情況下，在AD轉(zhuǎn)換級20_1中選擇控制信號S11-1，并且分別從第一放大器AMPll-I和第二放大器AMP12-1輸出信號Al*Vin和Al*(Vin-Vr/2)。此外，從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll-I輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)O。在I Vin (n) I > Vin (n) -Vr的情況下,通過AD轉(zhuǎn)換級20-1中的比較部分22-1選擇控制信號S12-1。結(jié)果，從第一放大器AMPl 1-1輸出信號Al* (Vin-Vr/2)。并且從第二放大器AMP12-1輸出信號Al* (Vin-Vr)。此外，從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDll-I輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)
Io從第一和第二模擬信號輸出端子T011-1和T012-1輸出的兩個(gè)模擬殘差信號由第二級I位AD轉(zhuǎn)換級20-2中的信號生成部分21-2的第一到第四電容器Cll到C14采樣。然后，第二級AD轉(zhuǎn)換級20-2還通過重復(fù)與第一級中相同的操作輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬殘差信號。最后，通過比較部分22-3將兩個(gè)模擬殘差信號相互比較，并且從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子TDl 1-1、TDl 1-2和TDl 1-3輸出3位數(shù)據(jù)。AD轉(zhuǎn)換器IOG具有下述顯著特征。每級AD轉(zhuǎn)換級基于從兩個(gè)模擬輸入電壓本身生成的閾值執(zhí)行比較。類似地，模擬殘差信號也從兩個(gè)模擬輸入電壓本身生成。因此，在AD轉(zhuǎn)換級或串聯(lián)連接的AD轉(zhuǎn)換級之間不存在需要精確絕對值的部分。該結(jié)構(gòu)減小精確控制放大器AMPll和AMP12的增益的必要性，并且通過開環(huán)執(zhí)行電容器操作(不使用閉環(huán))。因此，各個(gè)級中的放大器AMPll和AMP12可以用如圖3所示的簡單差分放大器構(gòu)造。盡管已經(jīng)對于應(yīng)用圖17中的結(jié)構(gòu)作為AD轉(zhuǎn)換級20的結(jié)構(gòu)的AD轉(zhuǎn)換器給出說明，但是例如圖29所示的另一結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于AD轉(zhuǎn)換級20。圖29是示出根據(jù)實(shí)施例的I位AD轉(zhuǎn)換級的另一結(jié)構(gòu)示例的電路圖。根據(jù)第二實(shí)施例的AD轉(zhuǎn)換器IOH不同于圖17中的AD轉(zhuǎn)換器IOD在于應(yīng)用通過放大器(amp)的內(nèi)插用于信號生成部分21H中的第三模擬信號(Vin-Vr/2)的生成。應(yīng)用放大器內(nèi)插的信號生成部分2IH包括差分型放大器AMP21、AMP22和AMP23。在信號生成部分2IH中，除了圖17中的第四電容器外，安排第一電容器Cl I、第二電容器C12和第三電容器C13具有電容值1C。在放大器AMP21中，提供第一模擬信號Vin到兩個(gè)輸入端子，以便用預(yù)定放大率放大第一模擬信號Vin。在放大器AMP21中,輸出端子連接到第一電容器Cll的一端。第一電容器Cll的另一端連接到第一輸出節(jié)點(diǎn)ND11。在放大器AMP22中，提供第二模擬信號(Vin-Vr)到兩個(gè)輸入端子，以便用預(yù)定放大率放大第二模擬信號(Vin-Vr)。在放大器AMP22中，輸出端子連接到第二電容器C12的 一端。第一電容器C12的另一端連接到第二輸出節(jié)點(diǎn)ND12。在放大器AMP23中，提供第一模擬信號Vin到輸入端子之一,并且提供第二模擬信號(Vin-Vr)到另一端子，以便放大第一模擬信號Vin和第二模擬信號(Vin-Vr)之間的中間電壓。在放大器AMP23中，輸出端子連接到第三電容器C13的一端。第三電容器C13的另一端連接到第二輸出節(jié)點(diǎn)ND12。在圖29中的AD轉(zhuǎn)換級20H中，結(jié)構(gòu)的其他部分類似于圖17中的AD轉(zhuǎn)換級20的那些部分，并且可以獲得類似于上述圖17中的AD轉(zhuǎn)換器的那些動作和效果。如上所述，實(shí)施例中的AD轉(zhuǎn)換級20基于從兩個(gè)模擬輸入電壓Vin和(Vin-Vr)本身生成的比較對象值(閾值)執(zhí)行比較。類似地，也從兩個(gè)模擬輸入電壓本身生成模擬殘
差f目號。因此，如圖30(B)所示，當(dāng)與如圖30(A)所示在AD轉(zhuǎn)換器中使用現(xiàn)有技術(shù)中的閉環(huán)運(yùn)算放大器的情況相比時(shí)，不存在需要精確絕對值的部分。該結(jié)構(gòu)減小精確控制放大器AMPll和AMP12的放大率(增益)的必要性，并且可以用簡單的差分放大器構(gòu)造放大器，因?yàn)橥ㄟ^開環(huán)執(zhí)行電容器操作(不使用閉環(huán))。如上所述，根據(jù)該實(shí)施例，可以不使用具有高精度(高增益)的閉環(huán)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器。也就是說，根據(jù)該實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)基于具有低增益和通過開環(huán)的電容器操作的開環(huán)放大器的流水線型AD轉(zhuǎn)換器(開環(huán)流水線型AD轉(zhuǎn)換器)。因此，根據(jù)實(shí)施例的AD轉(zhuǎn)換器可以用小面積實(shí)現(xiàn)低壓操作、低功率操作和高速操作。并且可以精確控制輸出級中各放大器的增益。4.信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例圖31是示出根據(jù)實(shí)施例的信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的框圖。信號處理系統(tǒng)100形成為可應(yīng)用于上述AD轉(zhuǎn)換器10到IOH的信號處理系統(tǒng)。作為信號處理系統(tǒng)100,例如圖不相機(jī)信號處理系統(tǒng)。信號處理系統(tǒng)100包括模擬信號處理電路110、AD轉(zhuǎn)換器120和數(shù)字信號處理電路 130。在信號處理系統(tǒng)100中，上述AD轉(zhuǎn)換器10到IOH的任一個(gè)可應(yīng)用為AD轉(zhuǎn)換器120。在圖31中的信號處理系統(tǒng)100中，通過用數(shù)字信號處理電路130執(zhí)行信號處理，預(yù)期尺寸減小和高效率，盡可能減小模擬信號處理電路110的規(guī)模。為了實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)，這意味著用數(shù)字信號處理電路130代替過去執(zhí)行處理的模擬信號處理電路110執(zhí)行信號處理，應(yīng)該在盡可能少的原始信號的信息損失的情況下執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。因此，需要具有高SN比的AD轉(zhuǎn)換器。為了實(shí)現(xiàn)高SN比，存在應(yīng)該滿足的兩個(gè)條件〈1>增加解析度(位數(shù))；以及〈2>減小電路的噪聲。此外，AD轉(zhuǎn)換器應(yīng)該以高速執(zhí)行轉(zhuǎn)換。因?yàn)橐幚淼男畔⒘恳呀?jīng)隨著系統(tǒng)的復(fù)雜度而增加。作為滿足這些條件的AD轉(zhuǎn)換器120的示例，可應(yīng)用也用作流水線型AD轉(zhuǎn)換器的AD轉(zhuǎn)換器10到IOH0 在上述實(shí)施例中，已經(jīng)用單個(gè)操作的示例給出說明，但是本技術(shù)可在單個(gè)操作和差分操作的任一中應(yīng)用。本技術(shù)還可以采用以下結(jié)構(gòu)。(I) 一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括多個(gè)級聯(lián)連接的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個(gè)輸入的模擬信號之間關(guān)系的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個(gè)模擬殘差信號，以便輸出信號；以及增益控制部分,配置為監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果控制第一放大器和第二放大器的增益，其中第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個(gè)中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。(2)如條目(I)所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中增益控制部分取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的正相信號或反相信號之間的差，并且比較差信息與設(shè)置幅值信息，以便基于比較結(jié)果執(zhí)行增益控制。(3)如條目(I)所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中增益控制部分取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的差分信號分量，并且比較取出的差分幅值的和與設(shè)置幅值信息，以便基于比較結(jié)果執(zhí)行增益控制。(4)如條目(I)所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中增益控制部分取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的正相信號之間的差和反相信號之間的差，并且比較正相信號之間的差和反相信號之間的差的平均值與設(shè)置幅值信息，以便基于比較結(jié)果執(zhí)行增益控制。(5)如條目⑴到⑷的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中增益控制部分監(jiān)控所有AD轉(zhuǎn)換級中第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果，控制各個(gè)輸出級中第一放大器和第二放大器的增益。(6)如條目⑴到⑷的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中增益控制部分在多個(gè)級的間隔監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果，控制各輸出級中第一放大器和第二放大器的增益。(7)如條目⑴到⑷的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，還包括
模擬信號生成級，配置為生成兩個(gè)模擬信號，并且用要控制的增益分別用第三放大器和第四放大器放大信號，以便輸出信號到初始級AD轉(zhuǎn)換級，其中增益控制部分監(jiān)控第二和隨后級AD轉(zhuǎn)換級之一中的第一放大器和第二放大器的輸出，以便控制在模擬信號生成級中的第三放大器和第四放大器的增益。(8)如條目⑴到(7)的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中每個(gè)AD轉(zhuǎn)換級包括信號生成部分,配置為輸入第一模擬信號和第二模擬信號，所述第一模擬信號具有對應(yīng)于第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓的兩個(gè)電壓之間的電壓值與第二基準(zhǔn)電壓之間的差的電壓值，所述第二模擬信號具有對應(yīng)于第一模擬信號的電壓值與第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓的兩個(gè)電壓之間的差電壓之間的差的電壓值，并且配置為生成具有從第一模擬信 號的電壓值和第二模擬信號的電壓值生成的中間電壓值的至少一個(gè)第三模擬信號，以便輸出第一模擬信號、第二模擬信號和第三模擬信號，比較部分，配置為輸入第一模擬信號和第二模擬信號，并且比較第一模擬信號的電壓值與第二模擬信號的電壓值，以便輸出具有基于比較結(jié)果的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，第一輸出部分，其包括第一放大器，并且配置為用預(yù)定增益放大第一殘差信號，以便輸出信號，第二輸出部分，其包括第二放大器，并且配置為用預(yù)定增益放大第二殘差信號，以便輸出信號，以及切換部分，配置為基于比較部分的比較結(jié)果，切換從信號生成部分輸出到第一輸出部分和第二輸出部分的第一模擬信號、第二模擬信號和第三模擬信號的輸入，當(dāng)獲得其中第一模擬信號的電壓值低于第二模擬信號的電壓值的第一比較結(jié)果時(shí)，比較部分輸出第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且當(dāng)獲得其中第一模擬信號的電壓值高于第二模擬信號的電壓值的第二比較結(jié)果時(shí)，比較部分輸出第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且當(dāng)在比較部分獲得第一比較結(jié)果時(shí)，切換部分輸入從信號生成部分輸出的第一模擬信號到第一輸出部分作為第一殘差信號，并且輸入第三模擬信號到第二輸出部分作為第二殘差"[目號，并且當(dāng)在比較部分獲得第二比較結(jié)果時(shí)，切換部分輸入從信號生成部分輸出的第三模擬信號到第一輸出部分作為第一殘差信號，并且輸入第二模擬信號到第二輸出部分作為第
二殘差f目號。(9)如條目⑶所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中多個(gè)AD轉(zhuǎn)換級的每個(gè)包括第一模擬信號輸入端子，配置為輸入第一模擬信號，第二模擬信號輸入端子，配置為輸入第二模擬信號，第一模擬信號輸出端子，第二模擬信號輸出端子，以及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子，隨后級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級中的第一模擬信號輸入端子連接到前一級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級中的第一模擬信號輸出端子，并且輸入從前一級輸出的第一殘差信號作為第一模擬信號，隨后級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級中的第二模擬信號輸入端子連接到前一級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級中的第二模擬信號輸出端子，并且輸入從前一級輸出的第二殘差信號作為第二模擬信號，并且在第一級AD轉(zhuǎn)換級中第一模擬信號輸入端子輸入具有基準(zhǔn)電壓和全量程電壓之間的電壓值的第一模擬信號，并且第二模擬信號輸入端子輸入具有對應(yīng)于要輸入到第一模擬信號輸入端子的第一模擬信號的電壓值與全量程電壓之間的差的電壓值的第二模擬信號。(10)如條目⑶或(9)所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中至少第一級AD轉(zhuǎn)換級輸入具有電壓Vin的第一模擬信號(0 < Vin < Vr)，以及具有通過從第一模擬信 號的電壓Vin減去全量程電壓Vr計(jì)算的電壓(Vin-Vr)的第二模擬信號，通過比較部分將兩個(gè)模擬輸入電壓IVinI和|Vin-Vr|相互比較，并且當(dāng)?shù)谝荒M信號電壓低于第二模擬信號電壓IVinI < Vin-Vr和Vin < Vr/2時(shí)，從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0，并且分別從第一和第二模擬信號輸出端子輸出用放大率A增加A倍的A*Vin 和 A* (Vin-Vr/2)，并且并且當(dāng)?shù)谝荒M信號電壓高于第二模擬信號電壓IVinI > Vin-Vr和Vin >Vr/2時(shí)，從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)1，并且分別從第一和第二模擬信號輸出端子輸出用放大率A增加A倍的A* (Vin-Vr/2)和A* (Vin-Vr)。(11)如條目⑶到(10)的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級相互級聯(lián)連接，并且第一級AD轉(zhuǎn)換級輸入第一模擬信號(0 < Vin < Vr)和第二模擬信號,所述第一模擬信號具有電壓Vin，所述第二模擬信號具有通過從第一模擬信號的電壓Vin減去全量程電壓Vr計(jì)算的電壓(Vin-Vr),每個(gè)AD轉(zhuǎn)換級在Vin < Vr/4的情況下從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)00，在Vr/4 < Vin < Vr/2的情況下從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01，在Vr/2 < Vin < 3Vr/4的情況下從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)10，并且在3Vr/4 < Vin < Vr的情況下從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)11，并且基于比較部分中的比較結(jié)果，從第一和第二模擬信號輸出端子，第二級AD轉(zhuǎn)換級將殘差信號A*Vin和A*(Vin_Vr/4)放大A倍以輸出該信號，或者將殘差信號A* (Vin-Vr/4)和A* (Vin-Vr/2)放大A倍以輸出該信號，或者將殘差信號A* (Vin-Vr/2)和A* (Vin_3Vr/4)放大A倍以輸出該信號，或者將殘差信號A*(Vin-3Vr/4)和A* (Vin-Vr)放大A倍以輸出該信號。(12)如條目⑶到(11)的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，還包括最終級比較部分，配置為在最終級AD轉(zhuǎn)換級中輸入從第一模擬信號輸出端子和第二模擬信號輸出端子輸出的殘差信號作為第一模擬信號和第二模擬信號，其中最終級比較部分輸入第一模擬信號和第二模擬信號，并且比較第一模擬信號的電壓值與第二模擬信號的電壓值，以便輸出具有對應(yīng)于比較結(jié)果的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
(13)如條目⑶到(12)的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，多個(gè)AD轉(zhuǎn)換級通過與時(shí)鐘信號同步，控制兩個(gè)模擬輸入信號的采樣、比較、以及模擬信號輸出和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出的各個(gè)定時(shí)，并且在反相提供要在相鄰AD轉(zhuǎn)換級中輸入的時(shí)鐘信號的情況下，通過在流水線系統(tǒng)中與時(shí)鐘信號同步，執(zhí)行兩個(gè)模擬輸入信號的采樣、比較、以及模擬信號輸出和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出的處理。 (14)如條目⑶到(13)的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中信號生成部分至少包括以下的每一個(gè) 第一電容器，具有連接到用于第一模擬信號的輸入線的一端以及連接到第一輸出節(jié)點(diǎn)以輸出第一模擬信號的另一端，第二電容器，具有連接到用于第二模擬信號的輸入線的一端以及連接到第二輸出節(jié)點(diǎn)以輸出第二模擬信號的另一端，第三電容器，具有連接到用于第一模擬信號的輸入線的一端以及連接到第三輸出節(jié)點(diǎn)以輸出第三模擬信號的另一端，第四電容器，具有連接到用于第二模擬信號的輸入線的一端以及連接到第三輸出節(jié)點(diǎn)以輸出第三模擬信號的另一端，第一開關(guān)，連接在第一輸出節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間，第二開關(guān)，連接在第二輸出節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間，以及第三開關(guān)，連接在第三輸出節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間，第一電容器在第一開關(guān)處于導(dǎo)電狀態(tài)下米樣輸入信號，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下從第一輸出節(jié)點(diǎn)輸出米樣的電壓，第二電容器在第二開關(guān)處于導(dǎo)電狀態(tài)下采樣輸入信號，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下從第二輸出節(jié)點(diǎn)輸出采樣的電壓，并且第三電容器和第四電容器在第三開關(guān)處于導(dǎo)電狀態(tài)下米樣輸入信號，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下輸出各個(gè)米樣的電壓，使得各個(gè)電壓同步以便從第三輸出節(jié)點(diǎn)輸出。(15)如條目⑶到(14)的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中比較部分至少包括以下的每一個(gè)比較器，配置為比較輸入電壓與基準(zhǔn)電壓，第五電容器，具有連接到用于第一模擬信號的輸入線的一端以及連接到比較器的輸入節(jié)點(diǎn)的另一端，第六電容器，具有連接到用于第二模擬信號的輸入線的一端以及連接到比較器的輸入節(jié)點(diǎn)的另一端，第四開關(guān)，連接在比較器的輸入節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間，并且第五電容器和第六電容器在第四開關(guān)處于導(dǎo)電狀態(tài)下米樣輸入信號，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下輸出各個(gè)米樣的電壓，將各個(gè)電壓合成以便輸入到比較器。(16)如條目⑶到(15)的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中切換部分至少包括以下的每一個(gè)第五開關(guān)，連接在信號生成部分的第一輸出節(jié)點(diǎn)和配置為輸入第一殘差信號到第一輸出部分的第一輸入節(jié)點(diǎn)之間，第六開關(guān)，連接在信號生成部分的第二輸出節(jié)點(diǎn)和配置為輸入第二殘差信號到第二輸出部分的第二輸入節(jié)點(diǎn)之間，第七開關(guān)，連接在信號生成部分的第三輸出節(jié)點(diǎn)和配置為輸入第一殘差信號到第一輸出部分的第一輸入節(jié)點(diǎn)之間，第八開關(guān)，連接在信號生成部分的第三輸出節(jié)點(diǎn)和配置為輸入第二殘差信號到第二輸出部分的第二輸入節(jié)點(diǎn)之間，當(dāng)在比較部分中獲得第一比較結(jié)果時(shí)，第五開關(guān)和第八開關(guān)保持在導(dǎo)電狀態(tài)下，并且第六開關(guān)和第七開關(guān)保持在非導(dǎo)電狀態(tài)下，并且 當(dāng)在比較部分中獲得第二比較結(jié)果時(shí)，第五開關(guān)和第八開關(guān)保持在非導(dǎo)電狀態(tài)下，并且第六開關(guān)和第七開關(guān)保持在導(dǎo)電狀態(tài)下。(17)如條目⑶到(16)的任一所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中第一輸出部分包括第九開關(guān)，連接在第一輸入節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間，以及第一放大器，配置為用預(yù)定放大率放大要輸入到第一輸入節(jié)點(diǎn)的第一殘差信號，以及第二輸出部分包括第十開關(guān)，連接在第二輸入節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間，以及第二放大器，配置為用預(yù)定放大率放大要輸入到第二輸入節(jié)點(diǎn)的第二殘差信號。(18) 一種信號處理系統(tǒng),包括模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器，配置為將來自模擬信號處理系統(tǒng)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，其中AD轉(zhuǎn)換器，包括多個(gè)級聯(lián)連接的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個(gè)輸入的模擬信號之間關(guān)系的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個(gè)模擬殘差信號，以便輸出信號；以及增益控制部分，配置為監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果控制第一放大器和第二放大器的增益，第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個(gè)中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。本技術(shù)包含涉及于2011年4月20日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2011-094210中公開的主題，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，取決于設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以出現(xiàn)各種修改、組合、子組合和更替，只要它們在所附權(quán)利要求或其等價(jià)物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,包括 多個(gè)級聯(lián)連接的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個(gè)輸入的模擬信號之間關(guān)系的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個(gè)模擬殘差信號，以便輸出信號；以及 增益控制部分，配置為監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果控制第一放大器和第二放大器的增益，其中 第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且 增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個(gè)中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。
2.如權(quán)利要求I所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 增益控制部分取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的正相信號或反相信號之間的差，并且比較差信息與設(shè)置幅值信息，以便基于比較結(jié)果執(zhí)行增益控制。
3.如權(quán)利要求I所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 增益控制部分取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的差分信號分量，并且比較取出的差分幅值的和與設(shè)置幅值信息，以便基于比較結(jié)果執(zhí)行增益控制。
4.如權(quán)利要求I所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 增益控制部分取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的正相信號之間的差和反相信號之間的差，并且比較正相信號之間的差和反相信號之間的差的平均值與設(shè)置幅值信息，以便基于比較結(jié)果執(zhí)行增益控制。
5.如權(quán)利要求I所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 增益控制部分監(jiān)控所有AD轉(zhuǎn)換級中第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果，控制各個(gè)輸出級中第一放大器和第二放大器的增益。
6.如權(quán)利要求I所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 增益控制部分在多個(gè)級的間隔監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果，控制各輸出級中第一放大器和第二放大器的增益。
7.如權(quán)利要求I所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，還包括 模擬信號生成級，配置為生成兩個(gè)模擬信號，并且用要控制的增益分別用第三放大器和第四放大器放大信號，以便輸出信號到初始級AD轉(zhuǎn)換級，其中 增益控制部分監(jiān)控第二和隨后級AD轉(zhuǎn)換級之一中的第一放大器和第二放大器的輸出，以便控制在模擬信號生成級中的第三放大器和第四放大器的增益。
8.如權(quán)利要求I所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 每個(gè)AD轉(zhuǎn)換級包括 信號生成部分，配置為輸入第一模擬信號和第二模擬信號，所述第一模擬信號具有對應(yīng)于第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓的兩個(gè)電壓之間的電壓值與第二基準(zhǔn)電壓之間的差的電壓值，所述第二模擬信號具有對應(yīng)于第一模擬信號的電壓值與第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓的兩個(gè)電壓之間的差電壓之間的差的電壓值，并且配置為生成具有從第一模擬信號的電壓值和第二模擬信號的電壓值生成的中間電壓值的至少一個(gè)第三模擬信號，以便輸出第一模擬信號、第二模擬信號和第三模擬信號， 比較部分，配置為輸入第一模擬信號和第二模擬信號，并且比較第一模擬信號的電壓值與第二模擬信號的電壓值，以便輸出具有基于比較結(jié)果的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)， 第一輸出部分，其包括第一放大器，并且配置為用預(yù)定增益放大第一殘差信號，以便輸出信號， 第二輸出部分，其包括第二放大器，并且配置為用預(yù)定增益放大第二殘差信號，以便輸出信號，以及 切換部分，配置為基于比較部分的比較結(jié)果，切換從信號生成部分輸出到第一輸出部分和第二輸出部分的第一模擬信號、第二模擬信號和第三模擬信號的輸入， 當(dāng)獲得其中第一模擬信號的電壓值低于第二模擬信號的電壓值的第一比較結(jié)果時(shí)，t匕較部分輸出第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且當(dāng)獲得其中第一模擬信號的電壓值高于第二模擬信號的電壓值的第二比較結(jié)果時(shí)，比較部分輸出第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且 當(dāng)在比較部分獲得第一比較結(jié)果時(shí)，切換部分輸入從信號生成部分輸出的第一模擬信 號到第一輸出部分作為第一殘差信號，并且輸入第三模擬信號到第二輸出部分作為第二殘差信號，并且 當(dāng)在比較部分獲得第二比較結(jié)果時(shí)，切換部分輸入從信號生成部分輸出的第三模擬信號到第一輸出部分作為第一殘差信號，并且輸入第二模擬信號到第二輸出部分作為第二殘差f目號。
9.如權(quán)利要求8所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 多個(gè)AD轉(zhuǎn)換級的每個(gè)包括 第一模擬信號輸入端子，配置為輸入第一模擬信號， 第二模擬信號輸入端子，配置為輸入第二模擬信號， 第一模擬信號輸出端子， 第二模擬信號輸出端子，以及 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子， 隨后級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級中的第一模擬信號輸入端子連接到前一級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級中的第一模擬信號輸出端子，并且輸入從前一級輸出的第一殘差信號作為第一模擬信號， 隨后級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級中的第二模擬信號輸入端子連接到前一級側(cè)的AD轉(zhuǎn)換級中的第二模擬信號輸出端子，并且輸入從前一級輸出的第二殘差信號作為第二模擬信號，并且在第一級AD轉(zhuǎn)換級中 第一模擬信號輸入端子輸入具有基準(zhǔn)電壓和全量程電壓之間的電壓值的第一模擬信號，并且 第二模擬信號輸入端子輸入具有對應(yīng)于要輸入到第一模擬信號輸入端子的第一模擬信號的電壓值與全量程電壓之間的差的電壓值的第二模擬信號。
10.如權(quán)利要求8所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 至少第一級AD轉(zhuǎn)換級 輸入具有電壓Vin的第一模擬信號(0 < Vin < Vr)，以及具有通過從第一模擬信號的電壓Vin減去全量程電壓Vr計(jì)算的電壓(Vin-Vr)的第二模擬信號， 通過比較部分將兩個(gè)模擬輸入電壓IVinI和IVin-VrI相互比較，并且當(dāng)?shù)谝荒M信號電壓低于第二模擬信號電壓IVinI < Vin-Vr和Vin < Vr/2時(shí)，從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0，并且分別從第一和第二模擬信號輸出端子輸出用放大率A增加A倍的A*Vin和 A* (Vin-Vr/2)，并且 并且當(dāng)?shù)谝荒M信號電壓高于第二模擬信號電壓IVinI > |Vin-Vr|和Vin > Vr/2時(shí)，從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)1，并且分別從第一和第二模擬信號輸出端子輸出用放大率 A 增加 A 倍的 A* (Vin-Vr/2)和 A* (Vin-Vr)。
11.如權(quán)利要求8所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換級相互級聯(lián)連接，并且 第一級AD轉(zhuǎn)換級 輸入第一模擬信號(0 < Vin < Vr)和第二模擬信號,所述第一模擬信號具有電壓Vin,所述第二模擬信號具有通過從第一模擬信號的電壓Vin減去全量程電壓Vr計(jì)算的電壓 (Vin-Vr)， 每個(gè)AD轉(zhuǎn)換級 在Vin < Vr/4的情況下從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)00， 在Vr/4 < Vin < Vr/2的情況下從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01， 在Vr/2 < Vin < 3Vr/4的情況下從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)10，并且 在3Vr/4 < Vin < Vr的情況下從兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端子輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)11，并且 基于比較部分中的比較結(jié)果，從第一和第二模擬信號輸出端子，第二級AD轉(zhuǎn)換級 將殘差信號A*Vin和A* (Vin-Vr/4)放大A倍以輸出該信號，或者 將殘差信號A*(Vin-Vr/4)和A* (Vin-Vr/2)放大A倍以輸出該信號，或者 將殘差信號A* (Vin-Vr/2)和A* (Vin_3Vr/4)放大A倍以輸出該信號，或者 將殘差信號A*(Vin-3Vr/4)和A*(Vin_Vr)放大A倍以輸出該信號。
12.如權(quán)利要求8所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，還包括 最終級比較部分，配置為在最終級AD轉(zhuǎn)換級中輸入從第一模擬信號輸出端子和第二模擬信號輸出端子輸出的殘差信號作為第一模擬信號和第二模擬信號，其中 最終級比較部分輸入第一模擬信號和第二模擬信號，并且比較第一模擬信號的電壓值與第二模擬信號的電壓值，以便輸出具有對應(yīng)于比較結(jié)果的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求8所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器， 多個(gè)AD轉(zhuǎn)換級 通過與時(shí)鐘信號同步，控制兩個(gè)模擬輸入信號的采樣、比較、以及模擬信號輸出和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出的各個(gè)定時(shí)，并且 在反相提供要在相鄰AD轉(zhuǎn)換級中輸入的時(shí)鐘信號的情況下，通過在流水線系統(tǒng)中與時(shí)鐘信號同步，執(zhí)行兩個(gè)模擬輸入信號的采樣、比較、以及模擬信號輸出和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出的處理。
14.如權(quán)利要求8所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 信號生成部分至少包括以下的每一個(gè) 第一電容器，具有連接到用于第一模擬信號的輸入線的一端以及連接到第一輸出節(jié)點(diǎn)以輸出第一模擬信號的另一端， 第二電容器，具有連接到用于第二模擬信號的輸入線的一端以及連接到第二輸出節(jié)點(diǎn)以輸出第二模擬信號的另一端， 第三電容器，具有連接到用于第一模擬信號的輸入線的一端以及連接到第三輸出節(jié)點(diǎn)以輸出第三模擬信號的另一端， 第四電容器，具有連接到用于第二模擬信號的輸入線的一端以及連接到第三輸出節(jié)點(diǎn)以輸出第三模擬信號的另一端， 第一開關(guān)，連接在第一輸出節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間， 第二開關(guān)，連接在第二輸出節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間，以及 第三開關(guān)，連接在第三輸出節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間， 第一電容器在第一開關(guān)處于導(dǎo)電狀態(tài)下米樣輸入信號，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下從第一輸出節(jié)點(diǎn)輸出采樣的電壓， 第二電容器在第二開關(guān)處于導(dǎo)電狀態(tài)下采樣輸入信號，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下從第二輸出節(jié)點(diǎn)輸出采樣的電壓，并且 第三電容器和第四電容器在第三開關(guān)處于導(dǎo)電狀態(tài)下米樣輸入信號，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下輸出各個(gè)米樣的電壓，使得各個(gè)電壓同步以便從第三輸出節(jié)點(diǎn)輸出。
15.如權(quán)利要求8所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 比較部分至少包括以下的每一個(gè) 比較器，配置為比較輸入電壓與基準(zhǔn)電壓， 第五電容器，具有連接到用于第一模擬信號的輸入線的一端以及連接到比較器的輸入節(jié)點(diǎn)的另一端， 第六電容器，具有連接到用于第二模擬信號的輸入線的一端以及連接到比較器的輸入節(jié)點(diǎn)的另一端， 第四開關(guān)，連接在比較器的輸入節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間，并且 第五電容器和第六電容器在第四開關(guān)處于導(dǎo)電狀態(tài)下米樣輸入信號，并且在非導(dǎo)電狀態(tài)下輸出各個(gè)米樣的電壓，將各個(gè)電壓合成以便輸入到比較器。
16.如權(quán)利要求8所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 切換部分至少包括以下的每一個(gè) 第五開關(guān)，連接在信號生成部分的第一輸出節(jié)點(diǎn)和配置為輸入第一殘差信號到第一輸出部分的第一輸入節(jié)點(diǎn)之間， 第六開關(guān)，連接在信號生成部分的第二輸出節(jié)點(diǎn)和配置為輸入第二殘差信號到第二輸出部分的第二輸入節(jié)點(diǎn)之間， 第七開關(guān)，連接在信號生成部分的第三輸出節(jié)點(diǎn)和配置為輸入第一殘差信號到第一輸出部分的第一輸入節(jié)點(diǎn)之間， 第八開關(guān)，連接在信號生成部分的第三輸出節(jié)點(diǎn)和配置為輸入第二殘差信號到第二輸出部分的第二輸入節(jié)點(diǎn)之間， 當(dāng)在比較部分中獲得第一比較結(jié)果時(shí)，第五開關(guān)和第八開關(guān)保持在導(dǎo)電狀態(tài)下，并且第六開關(guān)和第七開關(guān)保持在非導(dǎo)電狀態(tài)下，并且 當(dāng)在比較部分中獲得第二比較結(jié)果時(shí)，第五開關(guān)和第八開關(guān)保持在非導(dǎo)電狀態(tài)下，并且第六開關(guān)和第七開關(guān)保持在導(dǎo)電狀態(tài)下。
17.如權(quán)利要求8所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中 第一輸出部分包括 第九開關(guān)，連接在第一輸入節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間，以及第一放大器，配置為用預(yù)定放大率放大要輸入到第一輸入節(jié)點(diǎn)的第一殘差信號，以及 第二輸出部分包括 第十開關(guān)，連接在第二輸入節(jié)點(diǎn)和固定電勢之間，以及 第二放大器，配置為用預(yù)定放大率放大要輸入到第二輸入節(jié)點(diǎn)的第二殘差信號。
18.—種信號處理系統(tǒng),包括 模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器，配置為將來自模擬信號處理系統(tǒng)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，其中 AD轉(zhuǎn)換器,包括 多個(gè)級聯(lián)連接的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個(gè)輸入的模擬信號 之間關(guān)系的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個(gè)模擬殘差信號，以便輸出信號；以及 增益控制部分，配置為監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果控制第一放大器和第二放大器的增益， 第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且 增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個(gè)中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。
全文摘要
一種AD轉(zhuǎn)換器，包括AD轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個(gè)輸入的模擬信號之間關(guān)系的值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個(gè)模擬殘差信號，以便輸出信號；以及增益控制部分，配置為基于第一放大器和第二放大器的輸出信號的監(jiān)控結(jié)果，控制第一放大器和第二放大器的增益。第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個(gè)中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。
文檔編號H03G3/20GK102751988SQ20121011915
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者山下幸利, 工藤孝平, 江藤慎一郎, 清水泰秀 申請人:索尼公司