[发明专利]编码电路和模-数变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高速A/D(模-数)变换器的编码电路。更具体地，本发明提供一种编码方法，其对于用于使用A/D变换方法的高速折叠型A/D变换器的循环温度计码(thermometer code)来说有效，该A/D变换方法的分辨率与闪跃型(flash-type)A/D变换器的分辨率相比更易于增加，以及一种使用循环温度计码的编码电路。

背景技术

图15示出作为相关技术的高速A/D变换器示例的输出3位二进制码的闪跃型A/D(模拟到数字)变换器的配置。如图15所示，标准闪跃型A/D变换器700包括：比较器单元710-716，其比较模拟输入信号Ain与由电阻701-708的梯形电路(ladder)生成的参考电压以生成对应于输入信号幅度的温度计码；逻辑边界检测电路720-727，其检测温度计码中1和0之间的逻辑边界点；以及编码器单元731-733和741-751，其基于来自逻辑边界检测单元的输出信号来输出二进制码B[2:0]。

在由比较器710-716组成的比较器单元中，由8个电阻701-708的梯形电路将高电压侧参考电压Vrt和低电压侧参考电压Vrb之间的电压划分成七个参考电压Vr0-Vr6。位于两端的电阻701和708的电阻值被设置为其他电阻值的一半。由七个比较器CMP0-CMP6(710-716)将模拟输入信号Ain与七个被划分的参考电压相比较。

当模拟输入信号Ain高于参考电压Vr0-Vr6时，比较器CMP0-CMP6(710-716)的输出信号CP0-CP6被设置为1而输出信号CN0-CN6被设置为0。相反地，当Ain低于参考电压Vr0-Vr6时，输出信号CN0-CN6被设置为1而输出信号CP0-CP6被设置为0。从而，当Ain高于参考电压Vr3而低于Vr4时，如下生成温度计码：CP0-CP3被设置为1，CP4-CP6被设置为0，CN0-CN3被设置为0，以及CN4-CN6被设置为1。

在逻辑边界检测单元中，来自比较器单元CMP0-CMP6(710-716)的温度计码输出CP0-CP6和CN0-CN6被提供给如图15所示的三-输入的NOR电路NR0-NR7(720-727)。比较器的输出信号CNi-1、CPi和CPi+1被输入给NRi(i为整数)。即，仅当(CPi-1，CPi，CPi+1)＝(1，0，0)时，NRi的输出为1，并且1的序列被改变为0的序列所处的点被输出作为逻辑边界点。

编码器单元包括：PMOS晶体管MP1-MP3(731-733)，其通过设置编码信号为L电平以预充电位线BL0-BL2至电源电压VDD；以及NMOS晶体管MN1-MN12(741-751)，其基于来自逻辑边界检测单元的输出字线WL0-WL7，将预充电了的位线BL0-BL2的对应位下降到GND(接地)，以给出所希望的二进制输出B0-B2。

从而，当在编码信号被设置为“L”电平以预充电位线BL0-BL2至电源电压VDD之后接收了高于参考电压Vr3而低于Vr4的输入信号Ain时，由逻辑边界检测单元仅设置字线WL4为H电平并且导通NMOS晶体管MN3(748)和MN4(749)。同时，当编码信号被设置为H电平时，位线BL1和BL0被下降到GND并且输出所编码的二进制信号B[2:0]＝100。应当注意，B[2:0]表示从2到0范围中的三位数据。

在使用这种温度计码的A/D变换器中，在温度计码中存在需要小心地处理的气泡误差。例如，如图15所示的比较器输出CP0-CP6中，应该仅存在值在1和0之间改变的一个点，诸如1111100。气泡误差指的是在比较器输出中的1和0之间改变的两个或多个点，诸如1011100。这种气泡误差同时导通两个或多个字线并且因此在输出码中生成大误差。

然而，当使用标准温度计码时，如在图15所示的逻辑边界检测器的配置中，仅当温度计码的三个连续值为(1，0，0)时，三-输入的NOR电路的输出为1。例如，即使由于气泡误差使得来自图15中的CMP0-CMP6(710-716)的比较器输出变为1011100，也仅有NR0-NR7(720-727)中的NR5(725)输出1，并且从而，当CMP0-CMP6(710-716)的比较器输出为1111100时，输出相同的二进制码。