本发明涉及一种校正技术，且特别涉及一种模拟至数字转换器及其校正方法以及校正设备。
背景技术：
：：在模拟至数字转换器(analog-to-digitalconverter，adc)的
技术领域：
：中，连续逼近式(successiveapproximationregister，sar)模拟至数字转换器具有使用单位面积较小，功率消耗较低的优点，因此普遍应用于各式电子设备当中。然而，传统的连续逼近式模拟至数字转换器往往会发生电容不匹配(mismatch)的情况，而影响到模拟至数字转换器的分辨率(resolution)。但是，现有校正电容的方式会导致增加制造成本的增加，或是需要花费较多的时间来进行电容补偿，而造成模拟至数字转换器的效能降低。有鉴于此，本发明将在以下提出几个实施例的解决方案。技术实现要素：本发明提供一种模拟至数字转换器、校正方法以及校正设备可有效地校正电容不匹配的情况，并且具有便捷且低成本的优点。本发明的校正方法适用于模拟至数字转换器。模拟至数字转换器包括控制器、比较器以及多个切换电容阵列。切换电容阵列包括多个切换电容组。校正方法包括：提供第一电荷量至比较器的第一输入端；藉由这些切换电容组的其中之一提供第二电荷量至比较器的第二输入端，并且藉由这些切换电容组的至少其中的另一个提供补偿电荷量至比较器的第二输入端；藉由比较器比较第一输入端接收的电压值以及第二输入端接收的电压值，并且输出电压比较结果至控制器；以及若控制器依据电压比较结果判断提供至第二输入端的电荷量近似于提供至第一输入端的电荷量，则藉由控制器记录校正电荷量至控制器存储的查找表，其中校正电荷量等于补偿电荷量相减或相加于一个单位电容提供的电荷量。本发明的一种模拟至数字转换器包括控制器、比较器以及切换电容阵列。比较器具有第一输入端、第二输入端以及输出端。比较器耦接控制器。切换电容阵列耦接控制器。切换电容阵列包括多个切换电容组。比较器的第一输入端接收第一电荷量。控制器操作这些切换电容组，以藉由这些切换电容组的其中之一提供第二电荷量至比较器的第二输入端，并且藉由这些切换电容组的至少其中的另一个提供补偿电荷量至比较器的第二输入端。比较器比较第一输入端接收的电压值以及第二输入端接收的电压值，并且输出电压比较结果至控制器。若控制器依据电压比较结果判断提供至第二输入端的电荷量近似于提供至第一输入端的电荷量，则控制器记录校正电荷量至控制器存储的查找表。校正电荷量等于补偿电荷量相减或相加于一个单位电容提供的电荷量。本发明的一种校正设备适用于校正模拟至数字转换器。模拟至数字转换器包括控制器、比较器以及切换电容阵列。切换电容阵列包括多个切换电容组。校正设备包括处理器。处理器耦接模拟至数字转换器。处理器用以驱动控制器以执行校正操作，以使比较器的第一输入端接收第一电荷量。控制器操作这些切换电容组，以藉由这些切换电容组的其中之一提供第二电荷量至比较器的第二输入端，并且藉由这些切换电容组的至少其中的另一个提供补偿电荷量至比较器的第二输入端。比较器比较第一输入端接收的电压值以及第二输入端接收的电压值，并且输出电压比较结果至控制器。若控制器依据电压比较结果判断提供至第二输入端的电荷量近似于提供至第一输入端的电荷量，则控制器记录校正电荷量至控制器存储的查找表。校正电荷量等于补偿电荷量相减或相加于一个单位电容提供的电荷量。基于上述，本发明的模拟至数字转换器、校正方法以及校正设备可校正模拟至数字转换器的多个切换电容组的一部分，其中本发明的校正方法是利用这些切换电容组的另一部分来提供补偿电荷量，并且记录这些切换电容组的一部分的校正电荷量至查找表，以使模拟至数字转换器在执行二分搜寻操作时，可依据查找表来进行补偿。因此，本发明的模拟至数字转换器无需设置其他校正电路或编写繁杂的编码设定，即可有效地校正电容不匹配的情况。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1绘示本发明一实施例的模拟至数字转换器的方块图。图2绘示图1实施例的模拟至数字转换器的示意图。图3绘示本发明一实施例的校正方法的流程图。图4a至图4d绘示图2实施例的切换电容阵列的切换示意图。图5绘示本发明另一实施例的校正方法的流程图。图6绘示本发明一实施例的校正设备的方块图。【符号说明】100、600：模拟至数字转换器110、610：控制器120、620：比较器121：第一输入端122：第二输入端123：输出端130、630：切换电容阵列132：开关模块611：存储单元612：查找表700：校正设备710：处理器c0：基本电容c1～c10：切换电容组vin：输入电压vref：参考电压s310、s320、s330、s340、s341、s342、s343、s344、s345、s346、s350、s360、s370、s510、s520、s530、s540：步骤具体实施方式为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，代表相同或类似部件。图1绘示本发明一实施例的模拟至数字转换器的方块图。参考图1，模拟至数字转换器100包括控制器110、比较器120以及切换电容阵列130。控制器110耦接比较器120以及切换电容阵列130，并且比较器120耦接切换电容阵列130。切换电容阵列130可包括多个切换电容组，并且切换电容阵列130可为数字至模拟转换器(digital-to-analogconverter，dac)。在本实施例中，模拟至数字转换器100可为连续逼近式(successiveapproximationregister，sar)模拟数字转换器(analog-to-digitalconverter，adc)。模拟至数字转换器100可用以依据二进位搜寻算法(binarysearchalgorithm)执行二分搜寻操作(binarysearch)，以进行模拟信号至数字信号的转换工作。在本实施例中，模拟至数字转换器100可经由预先校正而建立查找表(look-uptable，lut)，以使当模拟至数字转换器100在执行模拟至数字转换工作时，控制器110可依据切换电容阵列130的切换状态来对应读取查找表，以藉由记录在查找表中对应的补偿电荷量来校正切换电容阵列130提供至比较器120的电荷量。因此，本实施例的比较器120可输出正确的比较结果。在本实施例中，控制器110例如是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，或是其他可编程的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、可编程控制器、特殊应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuits，asic)、可编程逻辑装置(programmablelogicdevice，pld)、其他类似处理电路或这些装置的组合。控制器110可进一步包括存储单元，其中存储单元例如是动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)、快闪存储器(flashmemory)或非易失性随机存取存储器(non-volatilerandomaccessmemory，nvram)等。在本实施例中，存储单元可用以存储多个模块以及本发明各实施例所述的查找表。图2绘示图1实施例的模拟至数字转换器的示意图。参考图2，比较器120耦接切换电容阵列130。比较器120具有第一输入端121、第二输入端122以及输出端123。在本实施例中，模拟至数字转换器100可例如是十位(10-bit)连续逼近式模拟数字转换器，但本发明并不限于此。在本实施例中，切换电容阵列130包括一个基本电容c0以及多个切换电容组c1～c10以及开关模块132。基本电容c0以及这些切换电容组c1～c10耦接开关模块132。在本实施例中，基本电容c0以及这些切换电容组c1～c10分别由一个至多个电容单元组成，并且这些切换电容组c1～c10依据电容大小依序排列。在本实施例中，基本电容c0用以提供一个单位电容，以使切换电容阵列130的总电容值为1024库伦(10-bit)。在本实施例中，切换电容组c1为最低有效位(leastsignificantbit，lsb)，并且切换电容组c10为最高有效位(mostsignificantbit，msb)。在本实施例中，基本电容c0以及这些切换电容组c1～c10彼此并联耦接，并且基本电容c0以及这些切换电容组c1～c10分别耦接开关模块132的多个开关元件。控制器110耦接开关模块132，以控制这些开关元件，以使基本电容c0以及这些切换电容组c1～c10选择性地提供电荷至比较器120的第二输入端122。然而，本实施例的图2所示的切换电容阵列130为等效示意图。本实施例的切换电容阵列130的基本电容c0以及这些切换电容组c1～c10的具体电路架构与切换方式可依据所属
技术领域：
：的连续逼近式模拟数字转换器的通常知识，而获致足够的教示、建议以及实施说明，因此不再赘述。在本实施例中，开关模块132的这些开关元件的一端分别接收参考电压vref，控制器110控制开关模块132的这些开关元件，以选择性地将参考电压vref提供至基本电容c0以及这些切换电容组c1～c10，以通过基本电容c0以及这些切换电容组c1～c10选择性地提供电荷至比较器120的第二输入端122。在本实施例中，比较器120的第一输入端121用以接收对应于特定电荷量的输入电压vin。在本实施例中，比较器120用以比较第一输入端121接收的电压值以及第二输入端122接收的电压值，并且比较器120藉由输出端123输出电压比较结果至控制器110。图3绘示本发明一实施例的校正方法的流程图。参考图1，本实施例的校正方法可至少适用于图1的模拟至数字转换器100。在本实施例中，模拟至数字转换器100为n位的连续逼近式模拟数字转换器。须先说明的是，在本实施例中，切换电容阵列130具有n个切换电容组，其中第1个切换电容组为最低有效位(leastsignificantbit，lsb)，并且第n个切换电容组为最高有效位(mostsignificantbit，msb)。在本实施例中，控制器110可将这些切换电容组当中的第1～k个切换电容组作为补偿电容，并且将这些切换电容组当中的第(k+1)～n个切换电容组作为待校正电容。在本实施例中，这些切换电容组当中的第1～k个切换电容组的电容值低于这些切换电容组当中的第(k+1)～n个切换电容组的电容值。具体而言，相较于低有效位的切换电容组发生电容不匹配的情况，高有效位的切换电容组发生电容不匹配的情况影响模拟至数字转换器100的分辨率的情况较为严重。因此，因此本发明利用低有效位的切换电容组来作为补偿电容。在步骤s310中，控制器110设定参数m＝n，其中参数m以及参数n为大于0的正整数，并且参数m介于1至n之间。在步骤s320中，比较器120的第一输入端接收输入电压vin，其中输入电压vin符合以下公式(1)。vin＝vref×(2(m-1))÷2n……………......公式(1)在步骤s330中，控制器110控制切换电容阵列130，以藉由参考电压vref充电第m个切换电容组，以使比较器的第二输入端具有正电荷量。在步骤s340中，控制器110设定参数n＝0，并且判断比较器120的输出端的比较结果。在本实施例中，若比较器120输出的比较结果为1，则控制器110执行步骤s341。若比较器120输出的比较结果为0，则控制器110执行步骤s342。也就是说，在本实施例中，控制器110依据步骤s340的比较结果来决定补偿电荷量为正电荷量或负电荷量。在步骤s341中，控制器110设定参数n＝n+1，并且操作切换电容阵列130，以对比较器的第二输入端进一步提供1单位电容大小的正电荷量。在步骤s343中，控制器110判断比较器120的输出端的比较结果。在本实施例中，若比较器120输出的比较结果为0，则控制器110执行步骤s350。若比较器120输出的比较结果为1，则控制器110重新执行步骤s341。在步骤s342中，控制器110设定参数n＝n+1，并且操作切换电容阵列130，以对比较器的第二输入端进一步提供1单位电容大小的负电荷量。在步骤s344中，控制器110判断比较器120的输出端的比较结果。在本实施例中，若比较器120输出的比较结果为1，则控制器110执行步骤s350。若比较器120输出的比较结果为0，则控制器110重新执行步骤s342。在步骤s350中，控制器110判断参数m是否等于k。在本实施例中，若参数m不等于k，则控制器110设定参数m＝m-1，并且重新执行步骤s320。若参数m等于k，则控制器110执行步骤s370，以结束n位的模拟至数字转换器的校正操作。举例而言，图4a至图4d绘示图2实施例的切换电容阵列的切换示意图。参考图1至图4d，以下实施例将以图2实施例所示的十位连续逼近式模拟数字转换器为例来说明。在图4a中，基本电容c0为1c(库伦)，并且这些切换电容组c1～c10的电容值依序为1c、2c、4c、8c、16c、32c、67c、125c、256c、517c，其中切换电容组c10、c8、c7正常电容值应为512c、128c、64c。也就是说，在此例中，切换电容组c10(517c)、c8(125c)以及c7(67c)发生电容不匹配的情况，而导致模拟至数字转换器100操作的中间电位为1029c/2＝514.5c。对此，在此例中，若比较器120的第一输入端122接收输入电压vin，以使比较器120的第一输入端122具有513c的电荷量。然而，原先期望比较器120输出为“1000000001”，但是由于切换电容组c10(517c)发生电容不匹配的情况，因此比较器120输出为“0111111111”。并且，若比较器120的第一输入端122接收输入电压vin，以使比较器120的第一输入端122具有514c的电荷量。然而，原先期望比较器120输出为“1000000010”，但是由于切换电容组c10(517c)发生电容不匹配的情况，因此比较器120输出同样为“0111111111”。也就是说，比较器120的第一输入端122无论接收513c或514c的电荷量，比较器120的输出皆为“0111111111”。在此例中，模拟至数字转换器100发生编码错误的情形(misscode)。因此，本实施例的模拟至数字转换器100可藉由执行图3实施例的校正方法来解决电容不匹配的情况。在本实施例中，比较器120的第一输入端121接收输入电压vin，以使比较器120的第一输入端121具有512c的电荷量。首先，参考图4a，控制器110控制开关模块132，以使切换电容组c10(517c)提供电荷至比较器120的第二输入端122。因此，比较器120的第二输入端122具有约514.5c的电荷量((517c/1029c)×1024c≈514.5c)，并且控制器110的输出端输出的对应的电压比较结果为“0”。接着，参考图4b，控制器110控制开关模块132，以使切换电容组c10(517c)以及切换电容组c1(-1c)提供电荷至比较器120的第二输入端122，其中补偿电荷量为-1c。因此，比较器120的第二输入端122具有约513.5c的电荷量((517c-1c/1029c)×1024c≈513.5c)，因此控制器110的输出端输出的对应的电压比较结果为“0”。再接着，参考图4c，控制器110控制开关模块132，以使切换电容组c10(517c)以及切换电容组c2(-2c)提供电荷至比较器120的第二输入端122，其中补偿电荷量为-2c。因此，比较器120的第二输入端122具有约512.5c的电荷量((517c-2c/1029c)×1024c≈512.5c)，因此控制器110的输出端输出的对应的电压比较结果为“0”。最后，参考图4d，控制器110控制开关模块132，以使切换电容组c10(517c)、切换电容组c2(-2c)以及切换电容组c1(-1c)提供电荷至比较器120的第二输入端122，其中补偿电荷量为-3c。因此，比较器120的第二输入端122具有约511.5c的电荷量((517c-2c/1029c)×1024c≈511.5c)，因此控制器110的输出端输出的对应的电压比较结果为“1”。在本实施例中，控制器110依据比较器120输出的电压比较结果来判断提供至第二输入端122的电荷量近似于提供至第一输入端121的电荷量。因此，模拟至数字转换器100藉由控制器110记录校正电荷量至控制器存储的查找表，其中校正电荷量等于补偿电荷量(-3c)相加于一个单位电容提供的电荷量(-2c)。也就是说，同理于上述切换电容组c10的判断方式，模拟至数字转换器100可例如针对第7个至第10个切换电容组c7～c10依序执行如上述的切换操作，以使建立查找表如以下表1。切换电容组校正电荷量c10(517c)-2cc9(256c)0cc8(125c)+3cc7(67c)-2c表1依据上述表1，由于切换电容组c10、c8、c7分别有电容不匹配的情况，但是切换电容组c9未有电容不匹配的情况，因此本实施例的控制器110记录切换电容组c10、c9、c8、c7分别对应的校正电荷量为-2c、0c、+3c、-2c。因此，在本实施例中，模拟至数字转换器100经由上述校正后可预先存储有如上述表1的查找表，并且当模拟至数字转换器100执行二分搜寻操作时。再举例而言若模拟至数字转换器100欲测量电荷量为576c(512c+64c)所对应的输入电压时，模拟至数字转换器100可藉由上述表1中分别对应于切换电容组c10、c7的校正电荷量((-2c)+(-2c)＝-4c)来调整切换电容阵列130的切换结果，以使模拟至数字转换器100可正确执行二分搜寻操作。值得注意的是，本实施例所述第二输入端122的电荷量近似于提供至第一输入端121的电荷量的意思是指第二输入端122的电荷量以单位电容(1c)的差异来逐步调整。然而，经补偿后的第二输入端122的电荷量可能相同或不相同于第一输入端121的电荷量，因此本实施例的控制器110是选择一个补偿电荷量可使第二输入端122的电荷量最接近或相同于第一输入端121的电荷量，来作为校正电荷量，以使经校正后的模拟至数字转换器100可正确地执行二分搜寻操作。换句话说，本发明的校正方式是藉由不断调整补偿电荷量的大小来逼近最适当的补偿电荷量，并且藉由判断控制器110的输出端输出的电压比较结果是否发生转态(由1变0，或由0变1)，来决定前一次调整的补偿电荷量为最适当的补偿电荷量的大小。图5绘示本发明另一实施例的校正方法的流程图。参考图1、图2以及图5，本实施例的校正方法可至少适用于图1以及图2实施例的模拟至数字转换器100。在步骤s510中，控制器110提供第一电荷量至比较器120的第一输入端121。在步骤s520中，控制器110藉由这些切换电容组c1～c10的其中之一提供第二电荷量至比较器120的第二输入端122，并且藉由这些切换电容组c1～c10的至少其中的另一个提供补偿电荷量至比较器120的第二输入端122。在步骤s530中，控制器110藉由比较器120比较第一输入端121接收的电压值以及第二输入端122接收的电压值，并且输出电压比较结果至控制器110。在步骤s540中，若控制器110依据电压比较结果判断提供至第二输入端122的电荷量近似于提供至第一输入端121的电荷量，则藉由控制器110记录校正电荷量至控制器110存储的查找表，其中校正电荷量等于补偿电荷量相减或相加于一个单位电容提供的电荷量。因此，本实施例的模拟至数字转换器100可经由上述步骤以记录对应于这些切换电容组c1～c10的其中之一的校正电荷量至查找表中，以使模拟至数字转换器100执行二分搜寻操作时可依据记录在查找表中的校正电荷量来对应调整这些切换电容组c1～c10的导通状态。此外，关于本实施例的模拟至数字转换器100的相关技术特征以及详细的校正手段可依据上述图1至图4d实施例的内容，而获致足够的教示、建议以及实施说明，因此不再赘述。图6绘示本发明一实施例的校正设备的方块图。参考图6，本实施例的校正设备700可包括处理器710，其中处理器710例如是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，或是其他可编程的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、可编程控制器、特殊应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuits，asic)、可编程逻辑装置(programmablelogicdevice，pld)、其他类似处理电路或这些装置的组合。在本实施例中，校正设备700耦接模拟至数字转换器600。在本实施例中，模拟至数字转换器600包括控制器610、比较器620以及切换电容阵列630。控制器610耦接比较器620以及切换电容阵列630，并且比较器620耦接切换电容阵列630。在本实施例中，控制器610包括存储单元611，并且存储单元611用以存储查找表612。具体而言，在本实施例中，在模拟至数字转换器600的制造过程中，模拟至数字转换器600可藉由校正设备700来校正切换电容阵列630的多个切换电容组可能发生的电容不匹配的问题。在本实施例中，校正设备700的处理器710耦接模拟至数字转换器600。处理器710用以驱动控制器610以执行校正操作，以使比较器620的第一输入端接收第一电荷量。控制器610操作切换电容阵列630的这些切换电容组，以藉由这些切换电容组的其中之一提供第二电荷量至比较器620的第二输入端，并且藉由这些切换电容组的至少其中的另一个提供补偿电荷量至比较器620的第二输入端。在本实施例中，比较器620比较第一输入端接收的电压值以及第二输入端接收的电压值，并且输出电压比较结果至控制器610。在本实施例中，若控制器610依据电压比较结果判断提供至第二输入端的电荷量近似于提供至第一输入端的电荷量，则控制器610记录校正电荷量至控制器610存储的查找表。在本实施例中，校正电荷量等于补偿电荷量相减或相加于一个单位电容提供的电荷量。因此，本实施例的校正设备700可有效校正切换电容阵列630的这些切换电容组，以使模拟至数字转换器600执行二分搜寻操作时可依据记录在查找表中的校正电荷量来对应调整这些切换电容组的导通状态。此外，关于本实施例的模拟至数字转换器600以及校正设备700的相关技术特征以及详细的校正方法可依据上述图1至图5实施例的内容，而获致足够的教示、建议以及实施说明，因此不再赘述。综上所述，本发明的模拟至数字转换器、校正方法以及校正设备可校正切换电容阵列的多个切换电容组的一部分所发生的电容不匹配的情况。本发明的模拟至数字转换器经由校正而存储有记录分别对应于这些切换电容组的一部分的多个校正电荷量的查找表，以使模拟至数字转换器于执行二分搜寻操作时，模拟至数字转换器可依据查找表来藉由这些切换电容组的另一部分提供的补偿电荷量来进行补偿。因此，本发明的模拟至数字转换器、校正方法以及校正设备可有效地校正电容不匹配的情况，并且具有便捷且低成本的优点。虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。当前第1页12当前第1页12