专利名称：具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器及方法
技术领域：
本发明涉及一种逐渐逼近式(successiveapproximation register, SAR)模拟至数字转换器，特别是涉及一种具窗口预测功能的SAR模拟至数字转换器。
背景技术：
逐渐逼近式(SAR)模拟至数字转换器(ADC)为各种模拟至数字转换器当中的一种，用以将模拟信号转换为相应的数字信号。SAR模拟至数字转换器借由比较及搜寻所有可能的量化准位以获得数字输出。SAR模拟至数字转换器所需的电路面积及成本远较其它模拟至数字转换器来得低。然而，SAR模拟至数字转换器需要更多的周期以获得数字输出，因此不适于高速应用。有一些方法被提出以加速SAR模拟至数字转换器的操作。其中一个方法是在比较阶段容忍其稳定(settling)误差，但是会降低其线性度。虽然SAR模拟至数字转换器消耗的电源远较其它模拟至数字转换器来得少，但是，其消耗量对于一些电源资源受限的电子装置来说，仍然太高。因此亟需提出一种新颖的SAR模拟至数字转换器，以加速其操作而不会影响其线性度。由此可见，上述现有的逐渐逼近式模拟至数字转换器在产品结构、实施方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器及方法，实 属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的逐渐逼近式模拟至数字转换器存在的缺陷，而提供一种新型结构的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器及方法，所要解决的技术问题是提出一种具窗口预测功能的SAR模拟至数字转换器，可在比较阶段容忍其稳定(settling)误差,非常适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其包含一第一电容式数字至模拟转换器，用以接收一第一输入信号；一第二电容式数字至模拟转换器，用以接收一第二输入信号；一第一粗略比较器，用以比较该第一电容式数字至模拟转换器的输出与一窗口参考电压；一第二粗略比较器，用以比较该第二电容式数字至模拟转换器的输出与该窗口参考电压；一精确比较器，用以比较该第一电容式数字至模拟转换器的输出与该第二电容式数字至模拟转换器的输出；及一逐渐逼近式控制器，其接收该第一粗略比较器及该第二粗略比较器的输出，用以决定该第一电容式数字至模拟转换器及该第二电容式数字至模拟转换器的输出是否落入一预测窗口，该预测窗口是由该窗口参考电压所决定，其中，当该第一电容式数字至模拟转换器及该第二电容式数字至模拟转换器的输出落入该预测窗口时，该逐渐逼近式控制器跳过该逐渐逼近式模拟至数字转换器的模拟至数字转换的至少一阶段；其中该逐渐逼近式控制器对该第一粗略比较器、该第二粗略比较器及该精确比较器的输出进行译码，以获得该逐渐逼近式模拟至数字转换器的转换输出。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该第一电容式数字至模拟转换器及该第二电容式数字至模拟转换器当中的任一个包含可个别切换的电容数组。前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该第一或该第二电容式数字至模拟转换器，每一阶段使用二该电容，以获得最高有效位，且每一阶段使用一该电容，以获得最低有效位。 前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该第一电容式数字至模拟转换器的电容的第一端耦接至该第一输入信号，该第二电容式数字至模拟转换器的电容的第一端耦接至该第二输入信号，且该第一及该第二电容式数字至模拟转换器的电容的第二端可切换至一第一参考电压或一第二参考电压。前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的其更包含多个开关，借由逐渐逼近式控制器以控制该电容的切换。前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该第一电容式数字至模拟转换器的输出是由该第一电容式数字至模拟转换器的电容的第一端所得到，且该第二电容式数字至模拟转换器的输出是由该第二电容式数字至模拟转换器的电容的第一端所得到。前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该第一粗略比较器包含一第一差动运算放大器，其非反相输入节点接收该第一电容式数字至模拟转换器的输出，而反相输入节点则接收该窗口参考电压；且该第二粗略比较器包含一第二差动运算放大器，其非反相输入节点接收该第二电容式数字至模拟转换器的输出，而反相输入节点则接收该窗口参考电压。前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该精确比较器包含一第三差动运算放大器，其非反相输入节点接收该第一电容式数字至模拟转换器的输出，而反相输入节点则接收该第二电容式数字至模拟转换器的输出。前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其中所述的该第一粗略比较器及该第二粗略比较器在部分阶段执行比较以获得最高有效位，且该精确比较器在其余阶段执行比较以获得最低有效位。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的其包括对一第一输入信号进行第一次数字至模拟转换，以产生一第一模拟转换器输出；对一第二输入信号进行第二次数字至模拟转换，以产生一第二模拟转换器输出；第一次粗略比较该第一模拟转换器输出与一窗口参考电压，以产生一第一粗略输出；第二次粗略比较该第二模拟转换器输出与该窗口参考电压，以产生一第二粗略输出；精确比较该第一模拟转换器输出与该第二模拟转换器输出，以产生一精确输出；接收该第一粗略输出及该第二粗略输出，以决定该第一模拟转换器输出及该第二模拟转换器输出是否落入一预测窗口，该预测窗口是由该窗口参考电压所决定，其中，当该第一模拟转换器输出及该第二模拟转换器输出落入该预测窗口时，则跳过该逐渐逼近式模拟至数字转换的至少一阶段；及对该第一粗略输出、该第二粗略输及该精确输出进行译码，以获得一逐渐逼近式模拟至数字转换输出。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换方法，其中所述的该第一次及该第二次数字至模拟转换步骤当中的任一步骤，包含个别切换一电容数组的多个电容。前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换方法，其中所述的该第一次或该第二次数字至模拟转换步骤，每一阶段使用二该电容，以获得最高有效位，且每一阶段使用一该电容，以获得最低有效位。
前述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换方法，其中所述的该第一次及该第二次粗略比较步骤执行于部分阶段以获得最高有效位，且执行于其余阶段以获得最低有效位。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下该逐渐逼近式(SAR)模拟至数字转换器(ADC)包含第一电容式数字至模拟转换器(DAC)、第二电容式数字至模拟转换器、第一粗略比较器、第二粗略比较器、精确比较器及SAR控制器。第一电容式DAC接收第一输入信号，且第二电容式DAC接收第二输入信号。第一粗略比较器比较第一电容式DAC的输出与窗口参考电压,第二粗略比较器比较第二电容式DAC的输出与窗口参考电压,且精确比较器比较第一电容式DAC的输出与第二电容式DAC的输出。SAR控制器接收第一粗略比较器及第二粗略比较器的输出，用以决定第一电容式DAC及第二电容式DAC的输出是否落入预测窗口，该预测窗口是由窗口参考电压所决定。当第一电容式DAC及第二电容式DAC的输出落入预测窗口时，SAR控制器跳过SAR ADC的模拟至数字转换的至少一阶段。SAR控制器对第一粗略比较器、第二粗略比较器及精确比较器的输出进行译码，以获得SAR ADC的转换输出。借由上述技术方案，本发明具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器及方法至少具有下列优点及有益效果一者，可加速操作且能降低电源消耗；再者，可解决非完整的稳定问题以提高线性度。综上所述，本发明其第一及第二电容式数字至模拟转换器(DAC)分别接收第一及第二输入信号。第一粗略比较器比较第一电容式DAC的输出与窗口参考电压,第二粗略比较器比较第二电容式DAC的输出与窗口参考电压,且精确比较器比较第一与第二电容式DAC的输出。SAR控制器接收第一及第二粗略比较器的输出，用以决定第一及第二电容式DAC的输出是否落入预测窗口，该预测窗口是由窗口参考电压所决定。当第一及第二电容式DAC的输出落入预测窗口时，SAR控制器跳过SAR ADC的模拟至数字转换的至少一阶段。SAR控制器对第一、第二粗略比较器及精确比较器的输出进行译码，以获得SAR ADC的转换输出。本发明在技术上有显着的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图I显示本发明实施例的具窗口预测功能的逐渐逼近式(SAR)模拟至数字转换器的电路图。图2显示图I的SAR模拟至数字转换器的前三阶段的时序图。图3例示阶段的时序图，以及图I的第一粗略比较器、第二粗略比较器及精确比较器的输出。图4的表格显示根据图I的第一粗略比较器及第二粗略比较器的输出以决定是否直接跳至LSB的阶段。
图5显示图I的SAR控制器的解碼方法，用以对第一粗略比较器、第二粗略比较器及精确比较器的输出进行译码，以获得SAR模拟至数字转换器的转换输出。图6例示另一个阶段时序图，以及图I的第一粗略比较器、第二粗略比较器及精确比较器的输出。图7A显示适用于图I的SAR控制器的阶段产生器，用以适应地产生阶段控制信号。图7B例示阶段控制信号的时序图。图8的表格比较未使用预测窗口的SAR模拟至数字转换器以及使用预测窗口的SAR模拟至数字转换器的电源消耗。图9例不一种适用于本实施例的信号波形。IOA :第一电容式数字至模拟转换器12 :SAR控制器IOB :第二电容式数字至模拟转换器14A :第一粗略比较器14B:第二粗略比较器16:精确比较器20:预测窗口90 :基础线91:较低幅度部分92:较高幅度部分Vip :第一输入信号Vin :第二输入信号Cla 至 Cltl 电容SWla 至 Sw9 开关SWip :开关SWin:开关Vrefp:第一参考电压Vrefn:第二参考电压Vr :窗口参考电压:共电压Spla-Sp9 :切换信号Snla-Sn9 :切换信号Blp-B4p :第一粗略比较器的输出B5-Bltl :精确比较器的输出Bln-B4n:第二粗略比较器的输出Dwt:转换输出P1-P10 :阶段控制信号Valid :有效信号Win:信号Clk:全域频率信号Sample :阶段信号Clkc :频率信号
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器及方法其具体实施方式
、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。图I显示本发明实施例的具窗口预测功能的逐渐逼近式(SAR)模拟至数字转换器的电路图。本实施例虽以具五位预测窗口的十位SAR模拟至数字转换器作为例示，但本发明可适用于一般具m位预测窗口的η位SAR模拟至数字转换器(m<n)，其中，SAR模拟至数字转换器的m个最高有效位(MSB)对应至预测窗口，而其余的n-m位则对应至最低有效位(LSB)。在本实施例中，SAR模拟至数字转换器包含第一电容式数字至模拟转换器(DAC) IOA及第二电容式数字至模拟转换器10B，其分别接收第一输入信号Vip及第二输入信号Vin。其中，第一电容式数字至模拟转换器IOA包含可个别切换的电容数组(^至(1(|。m-1阶段当中的每一阶段使用二电容，以获得m个最高有效位(MSB)(亦即，D1至D5)，且m+1阶段当中的每一阶段使用一电容，以获得n-m个最低有效位(LSB)(亦即，D6至Dltl)。例如，使用电容Cla及Clb在阶段I，以获得MSB D2，而电容C6则用于阶段I，以获得LSB D6。电容Cla至Cltl的第一端借由开关SWDip耦接至第一输入信号Vip，电容Cla至C9的第二端可切换至第 一参考电压Vrefp (例如正参考电压)或第二参考电压VMfn(例如负参考电压)。电容Cltl的第二端切换至第二参考电压VMfn。电容Cla至C9的切换是受控于开关SWla至SW9，其是由SAR控制器12的切换信号Spla-Sp9K控制。第二电容式数字至模拟转换器IOB的组成类似于第一电容式数字至模拟转换器10A,不同的地方在于，电容Cla至Cltl的第一端借由开关SWin率禹接至第二输入信号Vin。在本实施例中，电容Cla至Cltl的权重如下，但不限定于此Cla = Clb = 2C2a = 2 C2b = 4C3a = 4C3b = 8C4a = 8 C4b = 8C5 = 16C6 = 32C7 = 64C8=128C9 = 128C10。在进入转换阶段之前，SAR模拟至数字转换器进行取样阶段，在此阶段中，第一电容式数字至模拟转换器IOA及第二电容式数字至模拟转换器IOB分别借由开关SWip及SWin以接收第一输入信号Vip及第二输入信号vin。每一电容对,例如Cla及Clb,的第二端稱接至不同的参考电压。例如，电容Clb耦接至第一参考电压VMfp，而电容Cla耦接至第二参考电压
Vrefn0在本实施例中，SAR模拟至数字转换器还包含二粗略比较器一第一粗略比较器14A及第二粗略比较器14B。在执行m个最高有效位(MSB)的模拟至数字转换阶段时，第一粗略比较器14A比较第一电容式数字至模拟转换器IOA的输出(例如，耦接至电容Cla至Cltl第一端的节点)与窗口参考电压I，其可决定预测窗口的大小。例如，第一粗略比较器14A包含一差动运算放大器，其非反相输入节点接收第一电容式数字至模拟转换器IOA的输出，而反相输入节点则接收窗口参考电压Vr。在阶段1-4，用以获得MSB D2-D5的第一粗略比较器14A的输出Blp-B4p被馈至SAR控制器12。类似的情形，在执行m个最高有效位(MSB)的模拟至数字转换阶段时，第二粗略比较器14B比较第二电容式数字至模拟转换器IOB的输出(例如，耦接至电容Cla至Cltl第一端的节点)与窗口参考电压V-例如，第二粗略比较器14B包含一差动运算放大器，其非反相输入节点接收第二电容式数字至模拟转换器IOB的输出，而反相输入节点则接收窗口参考电压V,。在阶段1-4，用以获得MSB D2-D5的第二粗略比较器14B的输出Bln-B4n被馈至SAR控制器12。在本实施例中，SAR模拟至数字转换器还包含一精确比较器16。在执行n_m个最低有效位(LSB)的模拟至数字转换阶段时，精确比较器16比较第一电容式数字至模拟转换器IOA的输出与第二电容式数字至模拟转换器IOB的输出。例如，精确比较器16包含一差动运算放大器，其非反相输入节点接收第一电容式数字至模拟转换器IOA的输出，而反相输入节点则接收第二电容式数字至模拟转换器IOB的输出。在阶段5-10，精确比较器16的输出B5-Bltl被馈至SAR控制器12。根据第一粗略比较器14A和第二粗略比较器14B的输出，SAR控制器12可决定第一电容式数字至模拟转换器IOA和第二电容式数字至模拟转换器IOB的输出是否位在预测窗口范围内，借此，使用切换信号Spla-Sp9以控制开关SWla-SW9因而控制电容Cla至C9的切换。SAR控制器12还对第一粗略比较器14A的输出Blp-B4p、第二粗略比较器14B的输出Bln-B4n及精确比较器16的输出B5-Bltl进行译码，以获得SAR模拟至数字转换器的转换输出D-。图2显示图I的SAR模拟至数字转换器的前三阶段的时序图。当进行MSB的模拟至数字转换时，如果SAR控制器12判定第一输入信号Vip及第二输入信号Vin(或第一电容式数字至模拟转换器IOA和第二电容式数字至模拟转换器IOB的输出)落于预测窗口 20范围内，则模拟至数字转换可直接进入阶段5，其对应至预测窗口的LSB。否则，模拟至数字转换进入下一阶段。 图3例示阶段的时序图，以及相应的第一粗略比较器14A的输出Blp-B4p、第二粗略比较器14B的输出Bln-B4n及精确比较器16的输出B5。在阶段I的时间t0，第一粗略比较器14A的输出Blp具逻辑值1，且第二粗略比较器14B的输出Bln具逻辑值O (或^ )。SAR控制器12因此判定第一输入信号Vip及第二输入信号Vin未落于预测窗口 20范围内，因此模拟至数字转换进入下一阶段2。当进入阶段2，在时间tl，判定第一电容式数字至模拟转换器IOA的输出大于窗口参考电压I,第一电容式数字至模拟转换器IOA的电容Cla/Clb从原来的第一参考电压VMfp切换至第二参考电压VMfn，因而降低第一电容式数字至模拟转换器IOA的输出幅度，如图所不。另一方面，同样在时间11,判定第二电容式数字至模拟转换器IOB的输出小于窗口参考电压I，第二电容式数字至模拟转换器IOB的电容Cla/ClbW原来的第二参考电压VMfn切换至第一参考电压Vrefp，因而提高第二电容式数字至模拟转换器IOB的输出幅度，如图所示。根据上述的切换，第一电容式数字至模拟转换器IOA和第二电容式数字至模拟转换器IOB的输出会逼近至共电压νεπ。在阶段2的时间t2，第一粗略比较器14A的输出B2p具逻辑值1，且第二粗略比较器14B的输出B2n具逻辑值I (或艮 =0 )。SAR控制器12因此判定第一输入信号Vip及第二输入信号Vin落于预测窗口 20范围内，因此模拟至数字转换跳过阶段3及4，而直接进入阶段5。图4的表格显示根据第一粗略比较器14A的输出Bxp及第二粗略比较器14B的输出Bxn以决定是否直接跳至LSB的阶段。再参阅图3，由于跳过阶段3及4，第一粗略比较器14A的输出B3p/B4p及第二粗略比较器14B的输出B3n/B4n会维持于重置值O (亦即，B3p = 0，
B3 =i,B4p = 0，B4n=1)。因此，在阶段5的时间t3，可获得精确比较器16的输出B5(及相应于LSB的其它输出)。图5显示SAR控制器12的解碼方法，用以对第一粗略比较器14A的输出Blp_B4p、第二粗略比较器14B的输出Bln-B4n及精确比较器16的输出B5-Bltl进行译码，以获得SAR模拟至数字转换器的转换输出Drat(亦即，D1至Dltl)。其中，MSB D1S进位。根据上述译码方法，只需使用四个全加器以获得转换输出Dtjut的MSB B2-B5。图6例示另一个阶段时序图，以及相应的第一粗略比较器14A的输出Blp-B4p、第二粗略比较器14B的输出Bln-B4n及精确比较器16的输出B5。图6的第一输入信号Vip及第二输入信号Vin虽同于图3，但是并不跳过阶段3及4，因为，在时间t2b (其早于图3的时间t2), SAR控制器12判定第一输入信号Vip及第二输入信号Vin并未落于预测窗口 20范围内。不过，SAR控制器12在图3所获得的转换输出Dtjut同于图6所获得的转换输出D。#图7A显示适用于SAR控制器12的阶段产生器，用以适应地产生阶段控制信号P1-Piq0阶段产生器受到有效信号Valid的触发，该有效信号Valid是为第一粗略比较器14A、第二粗略比较器14B在完成比较时所提供的。图7B例示阶段控制信号P1-Pltl的时序图，其可适应地受控于信号Win，当第一粗略比较器14A、第二粗略比较器14B的输出Bxp及Bxn显示第一输入信号Vip及第二输入信号Vin落于预测窗口 20范围内时(例如Bxp= I且民 =0)，则该信号Win变为主动。本实施例的系统还具有一全域(global)频率信号Clk，据以产生阶段信号Sample及频率信号Clkc。高位准阶段信号Sample表示取样阶段，而低 位准阶段信号Sample表示转换阶段。频率信号Clkc用以控制第一粗略比较器14A、第二粗略比较器14B及精确比较器16。转换阶段的阶段I开始于阶段控制信号P1的升缘，转换阶段的阶段2开始于阶段控制信号P2的升缘，以此类推。阶段控制信号P1-Pltl在阶段信号Sample升缘时被重置。根据本发明实施例，图3的操作可大量降低第一 /第二粗略比较器14A/14B、第一/第二电容式数字至模拟转换器10A/10B及SAR控制器12的控制逻辑的电源消耗。图8的表格比较未使用预测窗口的SAR模拟至数字转换器以及使用预测窗口的SAR模拟至数字转换器的电源消耗。本发明实施例可适用于各种模拟至数字转换应用，特别是对于如图9所例示的信号转换，该信号在大部分时间具有低幅度。经选定信号基础线90且依窗口参考电压I决定窗口大小而得到一适当预测窗口后，由于信号的低幅度部分91落于预测窗口内，因而可以较少电源及时间来进行转换，至于信号的高幅度部分92则使用较高分辨率来进行转换。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其特征在于其包含 一第一电容式数字至模拟转换器，用以接收一第一输入信号； 一第二电容式数字至模拟转换器，用以接收一第二输入信号； 一第一粗略比较器，用以比较该第一电容式数字至模拟转换器的输出与一窗口参考电压； 一第二粗略比较器，用以比较该第二电容式数字至模拟转换器的输出与该窗口参考电压； 一精确比较器，用以比较该第一电容式数字至模拟转换器的输出与该第二电容式数字至模拟转换器的输出 '及 一逐渐逼近式控制器，其接收该第一粗略比较器及该第二粗略比较器的输出，用以决定该第一电容式数字至模拟转换器及该第二电容式数字至模拟转换器的输出是否落入一预测窗口，该预测窗口是由该窗口参考电压所决定，其中，当该第一电容式数字至模拟转换器及该第二电容式数字至模拟转换器的输出落入该预测窗口时，该逐渐逼近式控制器跳过该逐渐逼近式模拟至数字转换器的模拟至数字转换的至少一阶段； 其中该逐渐逼近式控制器对该第一粗略比较器、该第二粗略比较器及该精确比较器的输出进行译码，以获得该逐渐逼近式模拟至数字转换器的转换输出。
2.根据权利要求I所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其特征在于该第一电容式数字至模拟转换器及该第二电容式数字至模拟转换器当中的任一个包含可个别切换的电容数组。
3.根据权利要求2所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其特征在于该第一或该第二电容式数字至模拟转换器，每一阶段使用二该电容，以获得最高有效位，且每一阶段使用一该电容，以获得最低有效位。
4.根据权利要求2所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其特征在于该第一电容式数字至模拟转换器的电容的第一端耦接至该第一输入信号，该第二电容式数字至模拟转换器的电容的第一端耦接至该第二输入信号，且该第一及该第二电容式数字至模拟转换器的电容的第二端可切换至一第一参考电压或一第二参考电压。
5.根据权利要求4所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其特征在于其更包含多个开关，借由逐渐逼近式控制器以控制该电容的切换。
6.根据权利要求4所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其特征在于该第一电容式数字至模拟转换器的输出是由该第一电容式数字至模拟转换器的电容的第一端所得到，且该第二电容式数字至模拟转换器的输出是由该第二电容式数字至模拟转换器的电容的第一端所得到。
7.根据权利要求I所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其特征在于该第一粗略比较器包含一第一差动运算放大器，其非反相输入节点接收该第一电容式数字至模拟转换器的输出，而反相输入节点则接收该窗口参考电压；且该第二粗略比较器包含一第二差动运算放大器，其非反相输入节点接收该第二电容式数字至模拟转换器的输出，而反相输入节点则接收该窗口参考电压。
8.根据权利要求I所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其特征在于该精确比较器包含一第三差动运算放大器，其非反相输入节点接收该第一电容式数字至模拟转换器的输出，而反相输入节点则接收该第二电容式数字至模拟转换器的输出。
9.根据权利要求I所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换器，其特征在于该第一粗略比较器及该第二粗略比较器在部分阶段执行比较以获得最高有效位，且该精确比较器在其余阶段执行比较以获得最低有效位。
10.一种具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换方法，其特征在于其包括 对一第一输入信号进行第一次数字至模拟转换，以产生一第一模拟转换器输出； 对一第二输入信号进行第二次数字至模拟转换，以产生一第二模拟转换器输出； 第一次粗略比较该第一模拟转换器输出与一窗口参考电压，以产生一第一粗略输出； 第二次粗略比较该第二模拟转换器输出与该窗口参考电压，以产生一第二粗略输出； 精确比较该第一模拟转换器输出与该第二模拟转换器输出，以产生一精确输出； 接收该第一粗略输出及该第二粗略输出，以决定该第一模拟转换器输出及该第二模拟转换器输出是否落入一预测窗口，该预测窗口是由该窗口参考电压所决定，其中，当该第一模拟转换器输出及该第二模拟转换器输出落入该预测窗口时，则跳过该逐渐逼近式模拟至数字转换的至少一阶段 '及 对该第一粗略输出、该第二粗略输及该精确输出进行译码，以获得一逐渐逼近式模拟至数字转换输出。
11.根据权利要求10所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换方法，其特征在于该第一次及该第二次数字至模拟转换步骤当中的任一步骤，包含个别切换一电容数组的多个电容。
12.根据权利要求11所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换方法，其特征在于该第一次或该第二次数字至模拟转换步骤，每一阶段使用二该电容，以获得最高有效位，且每一阶段使用一该电容，以获得最低有效位。
13.根据权利要求10所述的具窗口预测功能的逐渐逼近式模拟至数字转换方法，其特征在于该第一次及该第二次粗略比较步骤执行于部分阶段以获得最高有效位，且执行于其余阶段以获得最低有效位。
全文摘要
一种具窗口预测功能的逐渐逼近式(SAR)模拟至数字转换器(ADC)及方法，第一及第二电容式数字至模拟转换器(DAC)接收第一及第二输入信号。第一粗略比较器比较第一电容式DAC的输出与窗口参考电压，第二粗略比较器比较第二电容式DAC的输出与窗口参考电压，且精确比较器比较第一与第二电容式DAC的输出。SAR控制器接收第一及第二粗略比较器的输出，用以决定第一及第二电容式DAC的输出是否落入预测窗口，预测窗口是由窗口参考电压所决定。当第一及第二电容式DAC的输出落入预测窗口时，SAR控制器跳过SAR ADC的模拟至数字转换的至少一阶段。SAR控制器对第一、第二粗略比较器及精确比较器的输出进行译码，以获得SAR ADC的转换输出。
文档编号H03M1/38GK102790618SQ20111013530
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者刘纯成, 张顺志, 林进富, 黄冠颖, 黄崇铭, 黄志豪 申请人:奇景光电股份有限公司, 承景科技股份有限公司, 财团法人成大研究发展基金会