低耗电循环式模拟数字转换器及其降低耗电的方法技术

本发明专利技术公开一种低耗电循环式模拟数字转换器及其降低耗电的方法。该循环式模拟数字转换器包含电流偏压电路提供偏压电流给余位标记级内的运算放大器，并根据该运算放大器在不同循环中所需的偏压电流进行电流配置，因而降低耗电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种循环式模拟数字转换器(ADC)，特别是关于一种低耗电的循环式模拟数字转换器。
技术介绍
现有的循环式模拟数字转换器是由一或多级余位标记(redundant signeddigit ； RSD)级组成，例如，附图说明图1的循环式模拟数字转换器具有两级余位标记级，在启动后，切换开关10先将K位的第一余位标记级14的输入端Vin切到循环式模拟数字转换器的输入端12， 使第一余位标记级14对输入的模拟讯号取样，在取样完成后，切换开关10将第一余位标记级14的输入端Vin切换至反馈路径端点18，使第一余位标记级14与第二余位标记级16形成一回路。第一余位标记级14根据输入的模拟讯号产生K+1位的输出讯号a送至数字区段(digitalsection)20中的校准与同步逻辑22，并产生残余电压VR1，接着K位的第二余位标记级16对残余电压VRl取样，以相同程序，产生K+1位的输出讯号b给校准与同步逻辑22，并产生残余电压VR2给第一余位标记级14，如此循环至该模拟讯号转换完成后，切换开关10将第一余位标记级14的输入端Vin切回到输入端12以取样下一笔模拟讯号。每一循环转出的输出讯号a、b送至校准与同步逻辑22后经校正逻辑M输出最终的数字码。图2是图1中第一余位标记级14的方块图，其输入讯号Vin同时被次模拟数字转换器26及取样/保持电路观取样。次模拟数字转换器沈取样后将其转换为输出讯号a， 而数字模拟转换器30将输出讯号a转换为相对应的电压V2，其与取样/保持电路观取样到的电压Vl相减并经运算放大电路32放大2K倍后输出残余电压VR1，此架构可以切换电容电路34与低分辨率的模拟数字转换器沈实现，如图3所示。第二余位标记级16的电路架构与第一余位标记级14的电路架构相同。美国专利号6535157通过共享切换电容电路34中运算放大器36而使循环式模拟数字转换器的余位标记级得以简化为一级，因而达到降低功率消耗的目的。然而，切换电容电路34放大讯号的过程中需要一段时间使输出讯号趋于稳定，该稳定时间包含线性稳定时间Tlin与非线性稳定时间Tslew。由循环式模拟数字转换器的转换原理可知线性稳定时间Tlin与分辨率息息相关。就分辨率而言，每经一级K位余位标记级转换后，下一级余位标记级所需的分辨率就减少K位，因此线性稳定时间Tlin τ (N-B)， 公式 1其中N为ADC位数，B为已转换位数，N-B为分辨率，τ为切换电容电路34的时间常数。由公式1可知，随着分辨率(N-B)减少，所需的线性稳定时间Tlin也跟着缩短。非线性稳定时间Tslew与运算放大器36的偏压电流rtl的关系式为Tslew Ι/Iblo 公式 2以运算放大器36使用双级(two-stage)运算放大器为例，时间常数τ与偏压电流HdI的关系式为τ OC Vdbl)1/2。 公式 3由公式1与公式3可得Tlin - (N-B)/(IbD 172 0 公式 4因为对不同循环，每丨余位标记级中切换电容电路放大讯号过程可用的稳定时间是固定一致的，所以对后续分辨率要求较低的循环，提供相同的偏压电流，而偏压电流大小与运算放大器耗电成正比，因此造成耗电上的浪费。假设图1的电路为10位2级1位RSD循环式模拟数字转换器，则表1为各级余位标记级在不同循环过程各项参数及其数值列表。表权利要求1.一种低耗电循环式模拟数字转换器，其特征在于，包括余位标记级，对输入讯号取样而产生输出讯号及残余电压，该余位标记级具有运算放大器供输出该残余电压；数字区段，连接该余位标记级，处理该输出讯号而产生数字码；以及电流偏压电路，连接该运算放大器，提供偏压电流给该运算放大器并根据控制信号调整该偏压电流。2.如权利要求1所述的低耗电循环式模拟数字转换器，其特征在于，该数字区段包含校准与同步逻辑，连接该余位标记级，处理该输出讯号而产生同步讯号；以及校正逻辑，连接该校准与同步逻辑，处理该同步讯号而产生该数字码。3.如权利要求1所述的低耗电循环式模拟数字转换器，其特征在于，更包括电流控制器连接该电流偏压电路，提供该控制信号。4.如权利要求3所述的低耗电循环式模拟数字转换器，其特征在于，该电流控制器根据该余位标记级的循环次数决定该控制信号，进而调整该偏压电流的大小。5.如权利要求3所述的低耗电循环式模拟数字转换器，其特征在于，该偏压电流随着该余位标记级的循环次数增加而减少。6.如权利要求3所述的低耗电循环式模拟数字转换器，其特征在于，该电流控制器在余位标记级的取样期间，控制该电流偏压电路提供使该运算放大器的共模回授正常动作的最低偏压电流。7.如权利要求3所述的低耗电循环式模拟数字转换器，其特征在于，该电流偏压电路包括多个电流源受控于该电流控制器，用以决定该偏压电流。8.一种降低循环式模拟数字转换器耗电的方法，其特征在于，该循环式模拟数字转换器包含余位标记级，其具有运算放大器以输出残余电压，该方法包括下列步骤(a)提供偏压电流给该运算放大器；以及(b)根据该余位标记级的循环次数调整该偏压电流以减少耗电。9.如权利要求8所述的降低循环式模拟数字转换器耗电的方法，其特征在于，该步骤b 包括根据该余位标记级的循环次数增加，降低该偏压电流。10.如权利要求1所述的降低循环式模拟数字转换器耗电的方法，其特征在于，更包括在余位标记级的取样期间提供可使该运算放大器的共模回授正常动作的最低偏压电流。全文摘要本专利技术公开一种。该循环式模拟数字转换器包含电流偏压电路提供偏压电流给余位标记级内的运算放大器，并根据该运算放大器在不同循环中所需的偏压电流进行电流配置，因而降低耗电。文档编号H03M1/40GK102281070SQ20101019577公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日专利技术者杨昭锜 申请人:义隆电子股份有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种低耗电循环式模拟数字转换器，其特征在于，包括：余位标记级，对输入讯号取样而产生输出讯号及残余电压，该余位标记级具有运算放大器供输出该残余电压；数字区段，连接该余位标记级，处理该输出讯号而产生数字码；以及电流偏压电路，连接该运算放大器，提供偏压电流给该运算放大器并根据控制信号调整该偏压电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昭锜，
申请(专利权)人：义隆电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71