[发明专利]乘法模拟数字转换器及其管线模拟数字转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种乘法模拟数字转换器(Multiplying Analog-to-digital Converter)，且特别是一种省略前置采样保持(Sample and Hold)电路的乘法模拟数字转换器。

背景技术

在科技发展日新月异的现今时代中，管线(Pipeline)模拟数字转换器(Analog-to-digital Converter)已被开发出来，并被广泛地应用在诸如无线传输电路及消费性数字电子产品中。一般来说，多位的管线模拟数字转换器包括前级采样保持(Sample and Hold)电路及至少一级乘法模拟数字转换器。前级采样保持电路针对输入模拟信号进行采样，以得到采样信号。此至少一级乘法模拟数字转换器根据此采样信号来转换得到对应的数字信号。

然而对现有的管线模拟数字转换器来说，此前级采样保持电路中多需以电容值较高的电容及高耗能的运算放大器来实现，这样一来，将使得现有的管线模拟数字转换器面临高耗能功率及电路面积较大的问题。据此，如何针对现有的管线模拟数字转换器提出合适的电路设计方案，藉此改善现有管线模拟数字转换器功率耗损较高及电路面积较大的问题，为业界不断致力的方向之一。

发明内容

根据本公开的第一方面，提出一种乘法模拟数字转换器(Multiplying Analog-to-digital Converter)，包括采样保持单元、模拟数字转换单元、数字模拟转换单元、运算单元、比较单元及控制单元。采样保持单元针对模拟信号进行采样，以得到采样电平，模拟数字转换单元针对模拟信号转换得到数字信号，其的数值范围介于最小值及最大值之间，而数字模拟转换单元针对数字信号转换得到还原信号电平。运算单元根据采样电平及还原信号电平的差值产生输出信号。比较单元将输出信号的电平与上临界电平与下临界电平比较，并输出代表比较结果的指示信号，上临界与下临界电平定义既定电平范围。当指示信号指示输出信号的电平落于既定电平范围外时，控制单元平移数字信号的数值并据以输出调整后的数字信号。

根据本公开的第二方面，提出一种乘法模拟数字转换器包括模拟数字转换单元、切换电容电路、比较单元及控制单元。模拟数字转换单元针对模拟信号转换得到数字信号，其中数字信号的数值范围介于最小值及最大值之间。切换电容电路依据模拟信号与数字信号以产生输出信号。比较单元将输出信号的电平与上临界电平与下临界电平比较，并输出代表比较结果的指示信号，其中上临界与下临界电平定义既定电平范围。当指示信号指示输出信号的电平落于既定电平范围外时，控制单元平移数字信号的数值并据以输出调整后的数字信号。

根据本公开的第三方面，提出一种管线(Pipeline)模拟数字转换器(Digital to Analog Converter)，包括前述第一方面中提及的乘法模拟数字转换器及一至多个后级乘法模拟数字转换器；其中此一至多个后级乘法模拟数字转换器根据输出信号提供第二数字信号。

根据本公开的第四方面，提出一种管线模拟数字转换器，包括前述第二方面提及的乘法模拟数字转换器及一至多个后级乘法模拟数字转换器；其中此一至多个后级乘法模拟数字转换器根据输出信号提供第二数字信号。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示依照一实施例的管线模拟数字转换器的方块图。

图2绘示依照第一实施例的乘法模拟数字转换器的详细方块图。

图3绘示依照一实施例的图2的乘法模拟数字转换器的实际电路图。

图4绘示其绘示依据一实施例的图3的乘法模拟数字转换器的实际电路的相关信号时序图。

图5绘示依据第二实施例的乘法模拟数字转换器的方块图。

图6绘示依据一实施例的图2的乘法模拟数字转换器的模拟信号的电压示意图。

图7绘示图2的乘法模拟数字转换器在一操作实例下的转换曲线与一理想转换曲线的示意图。

图8绘示图2的乘法模拟数字转换器在另一操作实例下的转换曲线的示意图。

图9绘示依据一实施例的图5的乘法模拟数字转换器中的控制单元的真值表的示意图。

图10绘示依据一实施例的图5的乘法模拟数字转换器中的控制单元的逻辑电路的电路图。

图11绘示依据一实施例的图5的乘法模拟数字转换器的实际电路图。

图12绘示依据另一实施例的图5的乘法模拟数字转换器中的控制单元的逻辑电路的电路图。

【主要元件符号说明】