[发明专利]管线架构模拟数字转换器及其偏移电压影响校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟数字转换电路，且特别涉及内含多重数字模拟转换器的模拟数字转换电路。

背景技术

模拟数字转换器(Analog digital converter；ADC)，顾名思义，是将模拟数据信号转换为数字代码，这个转换的动作就是在对模拟信号进行数字化以及量化。模拟数字转换器是混合信号集成电路中的要角。一旦模拟信号被转换至数字领域，那些复杂的信号处理过程就可以较为简洁的方式来实现，且噪声的免疫力也会被提升。在一些状况当中，以深次微米工艺来实现模拟数字转换器，将可减少功率消耗。

模拟数字转换器采用多种功能架构，例如整合、连续渐近(successive approximation)、快闪，以及delta-sigma架构。近来，管线架构的模拟数字转换器已成为模拟数字转换器的主流，可被使用于高速应用当中，例如电荷耦合元件影像处理(CCD imaging)、超音波医疗摄影、数字影像，以及通信技术，例如览线数据机(cable modem)，以及高速以太网络。由于具有高准确度、高输出率，以及低功率损耗的特性，管线架构的模拟数字转换器已广泛应用于各种电路系统当中。此外，较之其它种类的模拟数字转换器架构，管线架构通常能够在既定的功率下提供较佳的性能与较小的面积。

借着数字错误校正功能，管线架构的模拟数字转换器可容忍较大的比较器电压偏移量(comparator voltage offset)。然而，由于先进工艺当中的供应电压VDD下降，参考电压难以达成足够的操作范围，导致比较器电压偏移量的容忍度降低。

图1与图2是绘示带有以及省略取样保持放大器(Sample and hold amplifier)的传统管线架构模拟数字转换器。传统的管线架构模拟数字转换器一般会采用阶级电路101以及取样保持放大器(sample and hold amplifier；SHA)113，其中，阶级电路101通常内含模拟数字转换器111与阶级式数字模拟转换器(multiplying digital to analog converter；MDAC)103，此阶级式数字模拟转换器103具有取样保持(sample and hold circuit；S/H)电路105、数字模拟转换器107，以及放大器109。为了提供稳定的同步信号给阶级电路101内的阶级式数字模拟转换器103以及模拟数字转换器111来进行取样，因此需要采用取样保持放大器113。然而，取样保持放大器113会增加功率消耗以及噪声干扰，因此，在低功率的管线架构模拟数字转换器当中，通常不会采用取样保持放大器113，使得图2当中省略取样保持放大器的架构成为主流。

然而，由于取样的不匹配，取样保持电路105与数字模拟转换器107之间通常存在着无可避免的时序差异，导致随着扇入/扇出(fin)增加的与信号相关的偏移量增加。如此一来，可被容忍的比较器偏移量将被减少，模拟数字转换器的输入信号频宽也会被限制住。

图3以及图4是绘示管线架构模拟数字转换器当中阶级电路的输出电压波形示意图。在图3以及图4当中，点A与点B代表比较器的偏移量超过正常操作范围的状况。由于比较器的偏移量会被后续的电路放大，这将会导致错误代码的产生以及其它严重错误的发生。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种偏移电压影响校正方法，可针对比较器偏移电压所造成的错误代码以及超出范围的输出电压进行校正，避免整体电路的运作发生错误。

依据本发明实施例，管线架构模拟数字转换器的偏移电压影响校正方法，依据第一输入电压，产生第一阶级代码以及第一输出电压；依据第一输出电压产生第二阶级代码；依据第一输出电压产生确认代码；参照第一阶级代码以及确认代码，决定第一校正代码；当第一阶级代码相异于第一校正代码时，以第一校正代码对第一阶级代码进行校正。

本发明的另一目的是提供一种管线架构模拟数字转换器，可自行校正比较器偏移电压所造成的错误代码以及超出范围的输出电压，避免整体电路的运作发生错误。