非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)一種逐漸逼近式(successiveapproximat1n register, SAR)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，特別是關(guān)于一種非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]逐漸逼近式(SAR)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器為模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一種，用以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器是借由比較與搜尋所有量化階層，以得到數(shù)字輸出。逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器所需電路面積與成本較其他模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)得少，然而需要較多周期才能得到數(shù)字輸出，因此不適于高速的應(yīng)用。
[0003]為了加速操作，因而有非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的提出。然而，傳統(tǒng)非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器會(huì)在電容器尚未穩(wěn)定前即進(jìn)行比較，造成非完全的穩(wěn)定，因而產(chǎn)生錯(cuò)誤的數(shù)字輸出。
[0004]鑒于傳統(tǒng)逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器無(wú)法有效且正確地提升操作速度，因此亟需提出一種新穎的逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以克服傳統(tǒng)逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述，本發(fā)明的目的之一在于提出一種逐漸逼近式(SAR)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其于比較或/且穩(wěn)定期間，以非同步方式來(lái)操作。
[0006]本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提出一種非同步逐漸逼近式(SAR)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包含取樣電路、比較器及一對(duì)陣列。取樣電路對(duì)輸入電壓進(jìn)行取樣，以產(chǎn)生取樣輸入電壓。比較器接收取樣輸入電壓。每一陣列包含多個(gè)獨(dú)立切換的二兀加權(quán)電容器，其分別借由多個(gè)相位開(kāi)關(guān)以耦接至比較器的輸出。當(dāng)前一位元完成比較時(shí)，目前位元相應(yīng)的相位開(kāi)關(guān)的相位信號(hào)變?yōu)橹鲃?dòng)，且當(dāng)目前位元完成比較時(shí)，相應(yīng)的相位信號(hào)變?yōu)榉侵鲃?dòng)。
[0007]本發(fā)明的目的還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0008]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中每一陣列的所述多個(gè)電容器的第一端耦接至該比較器的輸入，且所述多個(gè)電容器的第二端借由所述多個(gè)相位開(kāi)關(guān)而分別切換耦接至該比較器的輸出。
[0009]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中當(dāng)跨于該陣列的前一位元相應(yīng)的所述多個(gè)電容器的電壓具不同邏輯狀態(tài)時(shí)，則前一位元完成比較；且當(dāng)跨于該陣列的目前位元相應(yīng)的所述多個(gè)電容器的電壓具不同邏輯狀態(tài)時(shí)，則目前位元完成比較。
[0010]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其更包含時(shí)序邏輯，其根據(jù)位元的相應(yīng)電容器的邏輯狀態(tài)，以產(chǎn)生相應(yīng)于該位元的完成信號(hào)。
[0011]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該時(shí)序邏輯包含多個(gè)或門(mén)，每一該或門(mén)的二輸入分別接收相應(yīng)的所述多個(gè)電容器的反相邏輯狀態(tài)，借以產(chǎn)生該完成信號(hào)。
[0012]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該電容器的邏輯狀態(tài)是擷取自閂鎖器與反相器之間的中間節(jié)點(diǎn)，其中該閂鎖器與該反相器設(shè)于相應(yīng)的該相位開(kāi)關(guān)與該電容器之間。
[0013]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中該閂鎖器包含二反相器，其交叉耦接以形成閉合回路。
[0014]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其更包含相位產(chǎn)生及門(mén)，其二輸入分別接收前一位元的完成信號(hào)與目前位元的反相完成信號(hào)，以產(chǎn)生目前位元的相位信號(hào)。
[0015]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其更包含一或多個(gè)延遲單元，連接于部分的所述多個(gè)或門(mén)之后。
[0016]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中較高有效位元的延遲單元數(shù)目多于較低有效位元的延遲單元。
[0017]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中僅有當(dāng)該比較器的輸出電壓變?yōu)橛行宜龆鄠€(gè)電容器變?yōu)榉€(wěn)定時(shí)，該比較器才進(jìn)行比較。
[0018]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其更包含及門(mén)，接收該比較器的二輸出電壓，以產(chǎn)生有效信號(hào)，用以表不該比較器的輸出電壓為有效。
[0019]前述的非同步逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中僅有當(dāng)該有效信號(hào)為主動(dòng)且至少一相位信號(hào)為主動(dòng)，使得比較時(shí)鐘變?yōu)橹鲃?dòng)時(shí)，該比較器才進(jìn)行比較。
[0020]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的非同步逐漸逼近式(SAR)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明的一種逐漸逼近式(SAR)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其于比較或/且穩(wěn)定期間，以非同步方式來(lái)操作。
[0021]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1顯示本發(fā)明實(shí)施例的逐漸逼近式(SAR)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電路。
[0023]圖2顯示圖1的逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的相位信號(hào)的產(chǎn)生電路。
[0024]圖3例不圖2的相位/[目號(hào)廣生的相關(guān)時(shí)序圖。
[0025]圖4顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電路。
[0026]圖5顯示產(chǎn)生比較時(shí)鐘的電路，可適用于圖4的逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0027]圖6A顯示本發(fā)明實(shí)施例的圖1的閂鎖器的詳細(xì)電路。
[0028]圖6B至圖6E顯示圖6A的閂鎖器的操作階段。
[0029]【主要元件符號(hào)說(shuō)明】
[0030]100:逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器
[0031]400:逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器
[0032]11:取樣電路12:比較器
[0033]13A:第一陣列13B:第二陣列
[0034]131:電容器132:相位開(kāi)關(guān)
[0035]133:H鎖器134:反相器
[0036]135:反相器14:時(shí)序邏輯
[0037]141:或門(mén)142:延遲單元
[0038]35:及門(mén)51:及門(mén)
[0039]Vin:輸入電壓Vip:輸入電壓
[0040]Clks:取樣時(shí)鐘/Clks:反相取樣時(shí)鐘
[0041]Cl?Cn:電容器SWl?SWn:相位開(kāi)關(guān)
[0042]Phase_l ?Phase_n:相位信號(hào)
[0043]Clkl?Clkn:完成信號(hào)
[0044]Vop:輸出電壓Von:輸出電壓
[0045]Clkc:比較時(shí)鐘Valid:有效信號(hào)
[0046]bitp, 1:位元 Ibitn, 1:位元 i
[0047]Ml?M9:晶體管Cout_n:比較輸出
[0048]Cout_p:比較輸出Phase, 1:相位信號(hào)
[0049]CLK, 1-1:完成信號(hào)reset:重置信號(hào)
[0050]Vdacp:取樣輸入電壓Vdacn:取樣輸入電壓
【具體實(shí)施方式】
[0051]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種非同步逐漸逼近式(SAR)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0052]圖1顯示本發(fā)明實(shí)施例的逐漸逼近式(SAR)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器100的電路。實(shí)施例采用差動(dòng)信號(hào)形式，其輸入電壓包含二互補(bǔ)信號(hào)(或差動(dòng)信號(hào)對(duì))Vin與Vip。
[0053]本實(shí)施例的逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器100包含取樣電路11，受控于取樣時(shí)鐘Clks，對(duì)輸入電壓Vin/Vip進(jìn)行取樣，以產(chǎn)生取樣輸入電壓。逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器100還包含(模擬)比較器12，具非反相輸入與反相輸入，分別接收取樣輸入電壓的互補(bǔ)信號(hào)。
[0054]逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器100包含數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，其包含一對(duì)陣列(13A與13B),每一陣列包含獨(dú)立切換二元加權(quán)(binary weighted)電容器131 (Cl?Cn)。對(duì)于第一陣列13A,電容器131 (Cl?Cn)的第一端稱接至比較器12的非反相輸入,且電容器131 (Cl?Cn)的第二端分別借由相位開(kāi)關(guān)132 (Sffl?SWn)切換耦接至比較器12的第一輸出。類似的情形，對(duì)于第二陣列13B，電容器131 (Cl?Cn)的第一端耦接至比較器12的反相輸入，且電容器131 (Cl?Cn)的第二端分別借由相位開(kāi)關(guān)132 (Sffl?SWn)切換耦接至比較器12的第二輸出。
[0055]根據(jù)圖1所例示的逐漸逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器100，比較器12從最高有效位元(MSB)至最低有效位元(LSI)依序進(jìn)行二元搜尋(binary search)的比較。舉例而言，電容器131 (Cl?Cn)分別相應(yīng)至位元I至位元n，其中電容器131 (Cl)具最大電容值而相應(yīng)至最高有效位元，電容器131 (Cn)具最小電容值而相應(yīng)至最低有效位元。進(jìn)行比較的位元所相應(yīng)的相位開(kāi)關(guān)132受控于相應(yīng)的相位信號(hào)而閉合，其他的相位開(kāi)關(guān)132則斷開(kāi)。例如，進(jìn)行比較的位元2所相應(yīng)的相位開(kāi)關(guān)132 (SW2)受控于相應(yīng)的相位信號(hào)(Phase_2)而閉合，其他的相位開(kāi)關(guān)132 (Sffl與SW3?Sffn)則斷開(kāi)。
[0056]根據(jù)實(shí)施例的特征之一，于進(jìn)行二元搜尋比較的相位開(kāi)關(guān)132是以非同步方式來(lái)操作的。一般來(lái)說(shuō)，較低有效位元于進(jìn)行二元搜尋比較所需時(shí)間大于較高有效位元。詳而言之，當(dāng)前一位元(例如，位元m)完成比較，換句話說(shuō)，跨于陣列(13A與13B)的相應(yīng)電容器131 (Cm)的電壓被分開(kāi)(一個(gè)為邏輯“1”，另一個(gè)為邏輯“0”)，則目前位元(例如，位元m+1)相應(yīng)的相位信號(hào)(例如，Phase_m+1)變?yōu)橹鲃?dòng)(