專利名稱：高精度模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，及更特定地是關(guān)于一種高精度模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其可彌補在一開關(guān)式電容器ADC中因電容器失配所造成的錯誤。
背景技術(shù)：
模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)可將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。此類ADC被使用在許多應(yīng)用設(shè)備上，例如視頻、音頻及信號感測應(yīng)用設(shè)備。一種ADC為σ-δ轉(zhuǎn)換器(sigma-deltaconverter)，其運用過度取樣(over-sampling)技術(shù)。此ADC大體上包括一模擬調(diào)變器部分及數(shù)字濾波與十進制部分。此模擬調(diào)變器部分主要是將一模擬輸入信號在一非常高的取樣率，即大于尼奎斯特(Nyquist)率的取樣率下加以數(shù)字化，用以實現(xiàn)一噪聲整型功能。然后，該數(shù)字濾波部分允許該ADC達到一高分辨率。之后，十進制被用來將有效取樣率降回至尼奎斯特率。
該模擬調(diào)變器部分可大體上包括一前饋式路徑，其具有一加總電路，一濾波器，及一單一位A/D轉(zhuǎn)換器。一后饋式路徑可進一步包括一單一位數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，其耦合至該單一位A/D轉(zhuǎn)換器的輸出及該加總電路，用以提供一負反饋信號給該加總電路。除了接收來自于該DAC的反饋信號之外，該加總電路亦接收一轉(zhuǎn)換用的輸入模擬信號。
在一具有一對用來接收一輸入模擬信號的輸入端的開關(guān)式電容器ADC中，一輸入開關(guān)數(shù)組被提供，該輸入開關(guān)數(shù)組包括一對被耦合至相關(guān)的輸入端的輸入電容器。此外，一具有一對積分電容器的積分器可如該濾波器般地作用。該積分器可進一步被耦合至一比較器，其如該A/D轉(zhuǎn)換器般地作用。
理想下，該對輸入電容器彼此相匹配且該對積分電容器彼此相匹配。然而，某些電容器失配通常是無法避免的，因而造成失配增益(misma teched gain)及偏位(offset)。當要求高精度ADC時，這樣會造成不期望的非線性及偏位問題。
因此，需要一種可克服上述缺點，并可讓ADC在有電容器失配情形下仍具有較佳精確度性能的設(shè)備及方法。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明提供一種ADC，其包括一輸入開關(guān)數(shù)組，其具有一第一輸出及一第一輸入，及一第一輸入電容器，其耦合至該第一輸入與該第一輸出之間；該輸入開關(guān)數(shù)組也具有一第二輸出及一第二輸入，及一第二輸入電容器，其耦合至該第二輸入與該第二輸出之間；一積分器，其具有一第一積分器輸出及一第一積分器輸入及一第一積分器電容器，其耦合至該第一積分器輸入與該第一積分器輸出之間，該積分器亦具有一第二積分器輸出及一第二積分器輸入及一第二積分器電容器，其耦合至該第二積分器輸入與該第二積分器輸出之間；及一交叉開關(guān)數(shù)組，其耦合至該輸入開關(guān)數(shù)組與該積分器之間，且被建構(gòu)成可交替地將電荷從第一輸入電容器及第二輸入電容器傳送至第一積分電容器及第二積分電容器。
依據(jù)本發(fā)明的一ADC亦包括一交叉開關(guān)數(shù)組，其被建構(gòu)來在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從第一輸入電容器傳送至第一積分電容器及從第二輸入電容器傳送至第二積分電容器，且其中該交叉開關(guān)數(shù)組進一步被建構(gòu)成在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從第一輸入電容器傳送至第二積分電容器及從第二輸入電容器傳送至第一積分電容器。
在另一實施例中，依據(jù)本發(fā)明的一種ADC亦包括一模擬調(diào)變器，其被建構(gòu)成用來接收一模擬輸入信號及輸出一經(jīng)過取樣的信號，其為該模擬輸入信號的代表；及一數(shù)字濾波器，其被建構(gòu)成用來接收該經(jīng)過取樣的信號及輸出一數(shù)字信號其為該模擬輸入信號的代表，其中該模擬調(diào)變器包括一前饋式路徑，其被建構(gòu)成用來接收該模擬輸入信號并將該經(jīng)過取樣的信號提供至該數(shù)字濾波器；及一反饋路徑其具有一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，其被建構(gòu)成用來接收該經(jīng)過取樣的信號并將該經(jīng)過取樣的信號轉(zhuǎn)換為一反饋模擬信號，其中該DAC包括一參考端，其被建構(gòu)成用來接收一參考信號；及一第一導(dǎo)電路徑其耦合至該參考端及一第一節(jié)點，其中該第一導(dǎo)電路徑包括一第一參考電容器及多個開關(guān)，其中該第一導(dǎo)電路徑的多個開關(guān)響應(yīng)多個相關(guān)控制信號，用以在一第一時間區(qū)段期間在該第一節(jié)點產(chǎn)生一正參考信號，及在一第二時間區(qū)段期間在該第一節(jié)點產(chǎn)生一負參考信號。
依據(jù)本發(fā)明的一應(yīng)用在一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的模擬調(diào)變器包括一對輸入電容器，其包括一第一輸入電容器及一第二輸入電容器；一對積分電容器，其包括一第一積分電容器及一第二積分電容器；及一交叉開關(guān)數(shù)組，其耦合至該對輸入電容器與該對積分電容器之間，且被建構(gòu)成用來至一電荷傳送時間區(qū)段期間交叉地將該對輸入電容器耦合至該對積分電容器。
依據(jù)本發(fā)明的一DAC包括一參考端，其被建構(gòu)成用來接收一參考信號；及一第一導(dǎo)電路徑，其耦合至該參考端及一第一節(jié)點，其中該第一導(dǎo)電路徑包括一第一參考電容器及多個開關(guān)，其中該第一導(dǎo)電路徑的多個開關(guān)響應(yīng)多個相應(yīng)的控制信號，用以在一第一時間區(qū)段期間在該第一節(jié)點產(chǎn)生一正參考信號，及、在一第二時間區(qū)段期間在該第一節(jié)點產(chǎn)生一負參考信號。
在另一實施例中，依據(jù)本發(fā)明的一ADC包括一積分器，其具有一積分器輸入及一積分器輸出；一比較器，其具有一耦合至該積分器輸出的比較器輸入，其中該比較器被建構(gòu)成用來在一第一比較時間期間及一第二非重迭的比較時間期間輸出數(shù)字數(shù)據(jù)樣本；及一反饋切換電路，其被建構(gòu)成用來接收一參考源及該數(shù)字數(shù)據(jù)樣本，并提供一反饋信號給該積分器，其中來自于該參考源的噪聲藉由一發(fā)生在第一比較時間區(qū)段之后、在第二比較時間區(qū)段之前的第一電荷傳送時間區(qū)段及第二非重迭的電荷傳送時間區(qū)段來將其消除。
依據(jù)本發(fā)明的一感測系統(tǒng)包括一電源，其具有一電力特性；一傳感器，其被建構(gòu)成用來感測該電力特性并提供代表該電力特性的一第一模擬信號及一第二模擬信號；及一ADC，其被建構(gòu)成用來接收該第一及第二模擬信號并提供代表該第一及第二模擬信號的一數(shù)字信號，其中該ADC包括一輸入開關(guān)數(shù)組，其具有一第一輸出及一第一輸入及一耦合至該第一輸入與該第一輸出之間的第一輸入電容器，該輸入開關(guān)數(shù)組亦具有一第二輸出及一第二輸入及一耦合至該第二輸入與該第二輸出之間的第二輸入電容器，其中該第一輸入被建構(gòu)成用來接收該第一模擬信號，且該第二輸入被建構(gòu)成用來接收該第二模擬信號；一積分器，其具有一第一積分器輸出，一第一積分器輸入及一耦合至該第一積分器輸入與該第一積分器輸出之間的第一積分電容器；該積分器亦具有一第二積分器輸出、一第二積分器輸入及一耦合至該第二積分器輸入與該第二積分器輸出之間的第二積分電容器；及一交叉開關(guān)數(shù)組，其耦合至該輸入開關(guān)數(shù)組與該積分器之間，且被建構(gòu)成用來交替地將電荷從該第一輸入電容器及第二輸入電容器傳送至該第一積分電容器及該第二積分電容器。
依據(jù)本發(fā)明的一種將模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的電荷從一第一輸入電容器及一第二輸入電容器傳送至一第一積分電容器及一第二積分電容器的方法包括以下的步驟在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從第一輸入電容器傳送至第一積分電容器，及從第二輸入電容器傳送至第二積分電容器；及在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從第一輸入電容器傳送至第二積分電容器，及從第二輸入電容器傳送至第一積分電容器。
依據(jù)本發(fā)明的一種將一輸入模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出樣本的方法包括以下的步驟在一第一及第三非重迭的時間區(qū)段期間用該輸入模擬信號來對一第一輸入電容器及一第二輸入電容器充電；及在一第二及第四非重迭的時間區(qū)段期間將電荷交替地從該第一輸入電容器及第二輸入電容傳送至一第一積分電容器及一第二積分電容器。
依據(jù)本發(fā)明之一種將ADC內(nèi)的電荷取樣并傳送的方法包含以下的步驟提供一第一模擬信號給該ADC的一第一輸入端及提供一第二模擬信號給該ADC的一第二輸入端；在一第一取樣時間區(qū)段期間在一第一輸入電容器處對該第一模擬信號取樣，及在該第一取樣時間區(qū)段期間于一第二輸入電容器處對該第二模擬信號取樣；在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間，將被該第一輸入電容器取樣的電荷傳送至一第一積分電容器，及將被該第二輸入電容器取樣的電荷傳送至一第二積分電容器；在一第二取樣時間區(qū)段期間在該第一輸入電容器處對該第二模擬信號取樣，及在第二輸入電容器處對該第一模擬信號取樣；及在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間，將被該第一輸入電容器取樣的電荷傳送至該第二積分電容器，及將被該第二輸入電容器取樣的電荷傳送至該第一積分電容器。
最后，依據(jù)本發(fā)明的一種應(yīng)用在一DAC中用來降低來自一參考信號源的噪聲影響的方法，其中該DAC被耦合至一ADC的反饋路徑，該方法包括以下的步驟在一第一及第三非重迭時間區(qū)段期間，用該參考信號對該DAC的一第一參考電容器及一第二參考電容器充電；在一第二及第四非重迭的時間區(qū)段期間，將電荷交替地從第一參考電容器及第二參考電容器傳送至一第一積分電容器及一第二積分電容器；及在一第五時間區(qū)段中將被傳送的電荷與一參考電荷相比較，其中該第三時間區(qū)段是在第二時間區(qū)段之后發(fā)生，及該第五時間區(qū)段是在第四時間區(qū)段之后發(fā)生的。


為了要更好地了解本發(fā)明的其它目的、特征及優(yōu)點，應(yīng)參考附圖來閱讀以下的具體實施方式
，其中相同的標號代表相同的組件圖1所示為本發(fā)明的一ADC的典型應(yīng)用的方塊圖；圖2所示為一方塊圖，其示出本發(fā)明的一具有一模擬調(diào)變器及一數(shù)字濾波部分的ADC；圖3A所示為本發(fā)明的一ADC的模擬調(diào)變器部分的電路圖；及圖3B所示為圖3A的一時序圖。
具體實施例方式
參考圖1，一依據(jù)本發(fā)明的包括一感測電阻102及一ADC108的典型感測系統(tǒng)100被示出。本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解到依據(jù)本發(fā)明的ADC108可應(yīng)用在多種用來接收多種輸入模擬信號(如電壓或電流信號)的系統(tǒng)及感測系統(tǒng)中。在圖1的典型系統(tǒng)100中，一電流傳感器，如感測電阻102，與一電源串聯(lián)，該電源如可再充電電池106(如鋰電池、鎳鎘電池或鎳氫電池)。感測電阻102可藉由提供一對輸入模擬信號至該ADC108的輸入端107、109而被用來感測來自電池106的充電電流及放電電流。
來自電池106的充電及放電電流是藉由測量該感測電阻102的電壓而被間接地感測，因為充電或放電電流值等于端110與112的被測得的電壓值除以該感測電阻102的電阻值。為了要減少感測電阻102所浪費掉的電力，許多應(yīng)用使用了一感測電阻，其具有一小預(yù)定值，例如大約10mΩ。因此，該感測電阻102輸入到該ADC108的電壓也相當?shù)匦?，例如大約20mV。因此，需要一依據(jù)本發(fā)明的高精度ADC108來接收及精確地轉(zhuǎn)換此很小的模擬輸入信號成為一數(shù)字信號。
此外，一依據(jù)本發(fā)明的ADC108亦可具有檢測此類比地極稍高或稍低的低壓模擬信號。這是因為負電池端111典型地為系統(tǒng)的地極使得當對電池106充電時，該充電電流以一從端110向端112的方向流動，如圖1所示。因此，在此例中，感測電阻102的電壓為正，如V＝(Vsense+)-(Vsense-)，其中(Vsense+)＞(Vsense-)。相反地，充電電流以反方向流動使得感測電阻102的電壓為負，如V＝(Vsense+)-(Vsense-)，其中(Vsense+)＜(Vsense-)。
參考圖2，一典型ADC208的方塊圖被示出。該典型ADC 208為一σ-δ過度取樣(over-sampling)ADC，其包括一模擬調(diào)變器部分202及一數(shù)字濾波器部分204。通常，該模擬調(diào)變器部分202接收一輸入模擬信號，并提供一高頻1位數(shù)據(jù)流給該數(shù)字濾波器部分204。該輸入模擬信號可以是任何種類的模擬信號，如電流或電壓信號。例如，在一例子中，該模擬信號可以是一電壓信號，如取自圖1的感測電阻102電壓的電壓信號。
該模擬調(diào)變器部分202以一等于Fs×OSR的高取樣頻率對該輸入模擬信號取樣，其中該Fs為奈奎斯特(Nyquist)頻率及OSR為奈奎斯特頻率的過度取樣率。對于一給定的模擬輸入信號而言，其具有等于fmax的最高頻率部分，該奈奎斯特頻率為2fmax或是該最高頻率部分的兩倍。該模擬調(diào)變器202將輸入模擬信號轉(zhuǎn)為一連續(xù)的1/0數(shù)字流，其速率是由取樣頻率速率或Fs×OSR來決定的。該模擬調(diào)變器部分可包括一低通濾波器206，一比較器211，及在一連接至一加總電路212的負反饋回路中的1位DAC210。
該比較器211的僅具有1位分辨率的高量子化噪聲在信號頻帶(＜Fs/2)中可能被該低通濾波器206的高增益在低頻時抑制。該噪聲在高頻時雖不能被該低通濾波器206抑制，但其典型地是在信號頻帶的范圍之外并可被該數(shù)字低通濾波器212過濾掉。該數(shù)字低通濾波器212接收來自于該模擬調(diào)變器部分202的高頻1位數(shù)據(jù)并加以處理，及對該信號加以低通濾波用以在正常的奈奎斯特頻率Fs下輸出一非常高的分辨率，如高于14位。
隨著該低通濾波器206的等級該模擬調(diào)變器202可如第一等級調(diào)變器、第二等級調(diào)變器等等般地作用。理論上，OSR愈高則可獲得的分辨率就愈高，且調(diào)變器的等級愈高則可獲得的分辨率就愈高。在如圖1所示的電源感測系統(tǒng)應(yīng)用中，該輸入模擬信號，或在此例子中該感測電阻102的電壓，典型地為一低頻電壓信號。因此，一非常高的OSR，如OSR＝4096或OSR＝8192，可被選擇用于在此類應(yīng)用中。對于此類應(yīng)用而言，即使是一第一等級模擬調(diào)變器亦可達到一高于14位分辨率的高精度結(jié)果。因此，依據(jù)本發(fā)明的一第一等級調(diào)變器將參照圖3A及圖3B在此加以詳細說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將可了解到其它應(yīng)用可能需要不同等級的模擬調(diào)變器及OSR值用以達到特定應(yīng)用所期望的精度。
參考圖3A，一依據(jù)本發(fā)明的高精度ADC的第一等級模擬調(diào)變器部分302的電路圖被示出。圖3B為圖3A的電路的時序圖。該模擬調(diào)變器302大體上包括一輸入開關(guān)數(shù)組319，一交叉開關(guān)數(shù)組314，一積分器306，一比較器308，一1位DAC310，及一DAC開關(guān)數(shù)組312。該輸入開關(guān)數(shù)組進一步包括一對輸入端322、324，用來接收來自圖1所示的該典型應(yīng)用的輸入模擬信號，如Vsense+或Vsense-。本領(lǐng)域技術(shù)人員將可了解到任何種類的輸入模擬信號都可被輸入到該輸入端322、324。此輸入模擬信號亦可以是一差分輸入對。
該輸入開關(guān)數(shù)組319進一步包括一對輸入電容器C1A，C1B用來在不同的取樣時間對該輸入模擬信號取樣，這將在下文中詳細說明。較佳地，該交叉開關(guān)數(shù)組314耦合至該輸入開關(guān)數(shù)組319與該積分器306之間，用以交替地將電荷從該對輸入電容器C1A、C1B傳送至該對積分電容器CF1A、CF1B，在此參照圖3B的時序圖加以進一步詳細說明。該負反饋可由一反饋開關(guān)數(shù)組312構(gòu)成，其部分地被來自該比較器308的1位數(shù)據(jù)流Y所控制。
圖3中不同的開關(guān)數(shù)組319、314、312的不同的開關(guān)及其它開關(guān)響應(yīng)于圖3B時序圖所示的不同的控制信號φ1、φ2、φ1P、φ2P、φ21及φ22，且所有的控制信號都是非重迭的。因此，圖3的開關(guān)S1至S20每一個都被標以一相關(guān)聯(lián)的控制信號φ1、φ2、φ1P、φ2P、φ21或φ22。該控制信號φ1、φ2、φ1P、φ2P、φ21及φ22是由一時序電路326所提供的。該時序電路326可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的任何種類架構(gòu)用來提供適當?shù)目刂菩盘枽?、φ2、φ1P、φ2P、φ21及φ22。通常，當與一開關(guān)相關(guān)聯(lián)的一控制信號為”高”時，該開關(guān)會被閉合因而導(dǎo)通電流。相反地，當與一開關(guān)相關(guān)聯(lián)的一控制信號為”低”時，該開關(guān)會被斷開因而不導(dǎo)通電流。本領(lǐng)域技術(shù)人員亦可了解到其它開關(guān)及控制信號架構(gòu)亦可被使用在依據(jù)本發(fā)明的一ADC中作為替代開關(guān)及控制信號。
該輸入開關(guān)數(shù)組319可包括多個開關(guān)S1，S2，S3及S4。此類開關(guān)可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的任何種類的開關(guān)，如CMOS晶體管可提供此種切換功能。該交叉開關(guān)數(shù)組314亦包括多個開關(guān)S7，S8，S19及S20。該反饋開關(guān)數(shù)組312亦可包括多個開關(guān)S15、S16、S17及S18。最終，該1位DAC310亦可包括多個開關(guān)S9、S10、S11、S12、S13及S14。
依據(jù)本發(fā)明的一高精度ADC的典型的第一等級模擬調(diào)變器部分302的操作包括上述不同開關(guān)的操作在內(nèi)，將在此參照圖3B的時序圖加以說明。首先，在時間區(qū)段T1期間，控制信號φ1、φ1P及φcomp為高，而所有其它控制信號都為低。因此，那些響應(yīng)控制信號φ1及φ1P的開關(guān)被閉合，而其它的開關(guān)則保持斷開。因此，1位DAC310的開關(guān)S9、S12、S13及S14在時間區(qū)段T1期間是被閉合的。此外，輸入開關(guān)數(shù)組319的開關(guān)S1及S2在時間區(qū)段T1期間亦是被閉合的。此外，開關(guān)S5及S6在時間區(qū)段T1期間是被閉合的。
因此，該輸入電容器C1A經(jīng)由閉合的開關(guān)S1從輸入端322預(yù)取樣一輸入模擬信號，如Vsense+，而另一輸入電容器C1B經(jīng)由閉合的開關(guān)S2在另一輸入端324預(yù)取樣一輸入模擬信號，如Vsense-。DAC310的一參考電容器CR1A經(jīng)由閉合的開關(guān)S9取樣一參考信號，如一參考電壓Vref，而另一參考電容器CR1B則經(jīng)由閉合的開關(guān)S12及S14放電至地極。該參考信號可以是任何種類的參考信號，如一電壓或電流信號。圖3A所示的參考電壓信號Vref可從任何種類的來源被提供，其視應(yīng)用而定。
在第二時間區(qū)段T2期間，控制信號φ2、φ2P及φ21為高，而其它所有控制信號皆為低。因此，在時間區(qū)段T2期間輸入開關(guān)數(shù)組319的開關(guān)S3及S4是閉合的，而開關(guān)S1及S2則是斷開的。交叉開關(guān)數(shù)組314的開關(guān)S7及S8是閉合的，且DAC310的開關(guān)S10及S11在時間區(qū)段T2期間是閉合的。因此，輸入電容器C1A將其在T1時間區(qū)段中預(yù)取樣的電荷傳送至積分電容器CF1A，及輸入電容器C1B將其在T1時間區(qū)段中預(yù)取樣的電荷傳送至積分電容器CF1B。
較佳地，因為在時間區(qū)段T2期間開關(guān)S4被閉合且開關(guān)S1被斷開，所以輸入電容器C1A被耦合至該輸入電壓端324而非地極。這讓該電容器C1A的一預(yù)定的電容值可以是其耦合至地極時的一半，因為被傳送的電荷被有效地加倍。相似地，因為開關(guān)S3被閉合且開關(guān)S2被斷開，所以另一輸入電容器C1B被耦合至輸入電壓端322而非地極。因此，該輸入電容器C1B的一預(yù)定的電容值可以是其在此時間區(qū)段期間耦合至地極時的一半。輸入電容器C1A、C1B的電容值較小可節(jié)省在集成電路(IC)中的面積，這在現(xiàn)今的IC上是很重要的。
而且，在時間區(qū)段T2期間，開關(guān)S10及S11被閉合，所以一負參考信號，如-Vref，在節(jié)點C產(chǎn)生，且一正參考信號，如+Vref，在節(jié)點D產(chǎn)生。該反饋開關(guān)數(shù)組312將根據(jù)二進制反饋信號Y把節(jié)點C與節(jié)點A耦合在一起，節(jié)點D與節(jié)點B耦合在一起，或?qū)⒐?jié)點C與節(jié)點B耦合在一起，節(jié)點C與節(jié)點D耦合在一起，這視Y是0或1而定。例如，如果Y＝1，開關(guān)S15及S16被閉合，而開關(guān)S17與S18被斷開。因此，節(jié)點C會經(jīng)由閉合的開關(guān)S15耦合至節(jié)點A，及節(jié)點D會經(jīng)由閉合的開關(guān)S16耦合至節(jié)點B。或者，如果反饋信號Y＝0，開關(guān)S15及S16被斷開而開關(guān)S17及S18被閉合。因此，節(jié)點C會經(jīng)由閉合的開關(guān)S17耦合至節(jié)點B，及節(jié)點D會經(jīng)由閉合的開關(guān)S18耦合至節(jié)點A。
在時間區(qū)段T3期間，時鐘信號φ1及φ2P為高，而其所有其它的時鐘信號皆為低。因此，在時間區(qū)段T3期間，開關(guān)S3及S4被閉合，而開關(guān)S1及S2被斷開。因此，輸入電容器C1A經(jīng)由閉合的開關(guān)S4在輸入端324對該輸入模擬信號預(yù)取樣，及另一輸入電容器C1B經(jīng)由閉合的開關(guān)S3在輸入端322處對該輸入模擬信號預(yù)取樣。此外，在時間區(qū)段T3期間，DAC310的開關(guān)S10、S11、S13及S14被閉合，而DAC的開關(guān)S9及S12則被斷開。因此，該1位DAC310的參考電容器CR1A經(jīng)由閉合的開關(guān)S11及S13被放電至地極，而另一參考電容器CR1B則經(jīng)由閉合的開關(guān)S10對該參考信號(如參考電壓Vref)預(yù)取樣。
因為控制信號φ21及φ22在時間區(qū)段T3期間為低，所以交叉開關(guān)數(shù)組306的開關(guān)S7、S8、S19及S20被斷開，因此在時間區(qū)段T3期間不會有電荷從輸入電容器C1A，C1B被傳送至積分電容器CF1A，CF1B。
在時間區(qū)段T4期間，控制信號φ2、φ1P及φ22為高，而其余的時鐘信號皆為低。因此，開關(guān)S1及S2被閉合而開關(guān)S3及S4被斷開。此外，交叉開關(guān)數(shù)組314的開關(guān)S19及S20被閉合，而開關(guān)S7及S8則被斷開。因此，輸入電容器C1A最好是將其在時間區(qū)段T3期間所累積的預(yù)取樣的電荷經(jīng)由閉合的開關(guān)S19傳送至積分電容器CF1B。此外，另一輸入電容器C1B將其在時間區(qū)段T3期間所累積的預(yù)取樣的電荷經(jīng)由閉合的開關(guān)S20傳送至積分電容器CF1A。以此方式，交叉開關(guān)數(shù)組314被建構(gòu)成可在時間區(qū)段T2期間將電荷從輸入電容器C1A傳送至積分電容器CF1A及從輸入電容器C1B傳送至積分電容器CF1B，然后交替地在另一時間區(qū)段T4期間將電荷從輸入電容器C1A傳送至積分電容器CF1B及從輸入電容器C1B傳送至積分電容器CF1A。因此，該交叉開關(guān)數(shù)組314交叉地將輸入電容器C1A，C1B耦合至積分電容器CF1A，CF1B。
與時間區(qū)段T2相似地，在時間區(qū)段T4期間輸入電容器C1A經(jīng)由閉合的開關(guān)S1耦合至該輸入端322，及輸入電容器C1B經(jīng)由閉合的開關(guān)S2耦合至該輸入端324。如果輸入端322接收來自于圖1的感測電阻102的Vsense+，且第二輸入端324接收來自于感測電阻102的Vsense-，則輸入電容器C1A、C1B會被連接至這兩個端而不會接地。藉此有效地將傳送電荷加倍，且可讓輸入電容器C1A、C1B的值成為其接地情況時的一半。
同樣是在時間區(qū)段T4期間，開關(guān)S9及S12被閉合，而在該1位DAC310上的其它開關(guān)皆被斷開。因此，-Vref在節(jié)點D處產(chǎn)生且+Vref在節(jié)點C處產(chǎn)生。如上文詳細說明的時間區(qū)段T2，該反饋開關(guān)數(shù)組312將根據(jù)反饋信號Y把節(jié)點C與節(jié)點A耦合在一起及節(jié)點D與節(jié)點B耦合在一起，或?qū)⒐?jié)點C與節(jié)點B耦合在一起及節(jié)點A與節(jié)點D耦合在一起。因此可看出，在時間區(qū)段T2期間，經(jīng)由適當?shù)臅r序控制，+Vref經(jīng)由電容器CR1B在節(jié)點D產(chǎn)生及-Vref經(jīng)由電容器CR1A在節(jié)點C產(chǎn)生，且在時間區(qū)段T4期間，+Vref經(jīng)由電容器CR1A在節(jié)點C產(chǎn)生及-Vref經(jīng)由電容器CR1B在節(jié)點D產(chǎn)生。因此，+Vref及-Vref經(jīng)由電容器CR1A及CR1B交替地被產(chǎn)生在節(jié)點C及節(jié)點D。
時間區(qū)段T5與時間區(qū)段T1相似，其中控制信號φ1、φ1P及φcomp為高，而其余的時鐘信號皆為低。因此，在時間區(qū)段T5期間，該比較器308接收來自該積分器306的積分結(jié)果，并以O(shè)SR×Fs的速率產(chǎn)生一1位數(shù)據(jù)輸出流Y。因此，該比較器308如一1位ADC般地作用。
依據(jù)本發(fā)明的一ADC的模擬調(diào)變部分302具有數(shù)項優(yōu)點。首先，該輸入開關(guān)數(shù)組319在電荷傳送時間區(qū)段(如時間區(qū)段T2及T4)期間能夠在交互的輸入端322、324處交叉取樣該輸入信號。這可有效地將傳送電荷加倍，且讓輸入電容器C1A、C1B的值成為其接地時的一半。
此外，該交叉開關(guān)數(shù)組314被建構(gòu)成可讓該輸入電容器C1A在一時間區(qū)段(如時間區(qū)段T2)期間將其電荷傳送至積分電容器CF1A，然后在另一時間區(qū)段(如時間區(qū)段T4)期間交替地將電荷傳送至另一積分電容器CF1B。相似地，該交叉開關(guān)數(shù)組314被建構(gòu)成可讓該輸入電容器C1B在一時間區(qū)段(如時間區(qū)段T2)期間將其電荷傳送至積分電容器CF1B，然后在另一時間區(qū)段(如時間區(qū)段T4)期間交替地將電荷傳送至另一積分電容器CF1A。因此，因輸入電容器C1A、C1B與積分電容器CF1A、CF1B之間的失配所造成的非線性及偏移即可被有效地消除。此外，輸入模擬信號(如Vsens+及Vsens-)的完美對稱也不被要求了。若沒有此架構(gòu)，C1A/C1B與CF1A/CF1B之間的增益失配可能發(fā)生，從而導(dǎo)致一對于需要高精密ADC應(yīng)用所不期望的結(jié)果。
本發(fā)明的另一項優(yōu)點是對于1位DC310而言，+Vsens及-Vsens是在該DAC310的開關(guān)S9、S10、S11、S12、S13及S14被圖3B的時序圖所示的控制信號的控制下在節(jié)點C及節(jié)點D被交替地產(chǎn)生。因此，因參考電容器CR1A與另一參考電容器CR1B的失配所造成的非線性及偏移亦可被有效地消除。
此外，因為在第一比較階段(如時間區(qū)段T1)與第二比較階段(如時間區(qū)段T5)之間有兩個傳送或積分階段，如時間區(qū)段T2及時間區(qū)段T4，所以參考源信號(如Vref)的噪聲影響可被顯著地消除。這可降低對參考源的噪聲要求。例如，在時間區(qū)段T2期間積分的低頻噪聲在時間區(qū)段T4期間將被顯著地消除。理論上，此效果等于該Vref噪聲的第一等級高通濾波。一使用電壓參考源的仿真顯示出由于這種加倍取樣的設(shè)計，Vref的低頻噪聲受到一12dB的抑制。因此，對于這樣的一參考電壓源的噪聲要求可大大地降低。
此外，操作放大器350的偏移及低頻噪聲可由如圖3A所示的剪除-穩(wěn)定技術(shù)、或相關(guān)的加倍取樣(CDS)技術(shù)、或自動歸零技術(shù)被減輕或消除。此類剪除-穩(wěn)定技術(shù)、相關(guān)的加倍取樣(CDS)技術(shù)及自動歸零技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解，因此將不再于本文中贅述。
在本文中所描述的實施例只是許多可使用本發(fā)明的實例中的一些例子，且只是作為舉例的目的而非作為限制的目的被舉出。很明顯的是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是很顯而易見的許多其它的實施例都可在不偏離本發(fā)明的精神及范圍下被達成。
權(quán)利要求
1.一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其至少包括一輸入開關(guān)數(shù)組，其具有一第一輸出、一第一輸入及一第一輸入電容器，其耦合至該第一輸入與該第一輸出之間，該輸入開關(guān)數(shù)組亦具有一第二輸出、一第二輸入及一第二輸入電容器，其耦合至該第二輸入與該第二輸出之間；一積分器，其具有一第一積分器輸出、一第一積分器輸入及一第一積分器電容器其耦合至該第一積分器輸入與該第一積分器輸出之間，該積分器亦具有一第二積分器輸出、一第二積分器輸入及一第二積分器電容器其耦合至該第二積分器輸入與該第二積分器輸出之間；及一交叉開關(guān)數(shù)組，其耦合至該輸入開關(guān)數(shù)組與該積分器之間，且被建構(gòu)成用來交替地將電荷從該第一輸入電容器及該第二輸入電容器傳送至該第一積分電容器與該第二積分電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該交叉開關(guān)數(shù)組被建構(gòu)成用來在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第一積分電容器，及在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第二積分電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該交叉開關(guān)數(shù)組被建構(gòu)成用來在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第二輸入電容器傳送至該第二積分電容器，及在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第二輸入電容器傳送至該第一積分電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該交叉開關(guān)數(shù)組被建構(gòu)成用來在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第一積分電容器，及從該第二輸入電容器傳送至該第二積分電容器；且其中該交叉開關(guān)數(shù)組被進一部建構(gòu)成用來在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第二積分電容器，及從該第二輸入電容器傳送至該第一積分電容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該第一輸入電容器及該第二輸入電容器在一取樣時間區(qū)段期間可從一輸入模擬信號取樣電荷，其中該取樣時間區(qū)段是在該第一電荷傳送時間區(qū)段之前發(fā)生的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該交叉開關(guān)數(shù)組包括一第一開關(guān)，其具有一耦合至該第一輸入電容器的第一端及一耦合至該第一積分電容器的第二端；一第二開關(guān)，其具有一耦合至該第二輸入電容器的第一端及一耦合至該第二積分電容器的第二端；一第三開關(guān)，其具有一耦合至該第一輸入電容器的第一端及一耦合至該第二積分電容器的第二端；及一第四開關(guān)，其具有一耦合至該第二輸入電容器的第一端及一耦合至該第一積分電容器的第二端，其中該第一開關(guān)及該第二開關(guān)被建構(gòu)成在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間是閉合的，且該第三開關(guān)及第四開關(guān)被建構(gòu)成在該第一電荷傳送時間區(qū)段期間是斷開的，用以將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第一積分電容器及將電荷從該第二輸入電容器傳送至該第二積分電容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該第一開關(guān)與該第二開關(guān)被建構(gòu)成在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間是斷開的，且該第三開關(guān)及第四開關(guān)被建構(gòu)成在該第二電荷傳送時間區(qū)段期間是閉合的，用以將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第二積分電容器及將電荷從該第二輸入電容器傳送至該第一積分電容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該交叉開關(guān)數(shù)組包括一第一開關(guān)，其具有一耦合至該第一輸入電容器的第一端及一耦合至該第一積分電容器的第二端；一第二開關(guān)，其具有一耦合至該第二輸入電容器的第一端及一耦合至該第二積分電容器的第二端；一第三開關(guān)，其具有一耦合至該第一輸入電容器的第一端及一耦合至該第二積分電容器的第二端；及一第四開關(guān)，其具有一耦合至該第二輸入電容器的第一端及一耦合至該第一積分電容器的第二端，其中該第一開關(guān)與該第二開關(guān)被建構(gòu)成在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間是斷開的，且該第三開關(guān)及第四開關(guān)被建構(gòu)成在該第二電荷傳送時間區(qū)段期間是閉合的，用以將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第二積分電容器及將電荷從該第二輸入電容器傳送至該第一積分電容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該輸入開關(guān)數(shù)組的第一輸入端被建構(gòu)成用來接收一第一模擬輸入信號，且該輸入開關(guān)數(shù)組的第二輸入端被建構(gòu)成用來接收一第二模擬輸入信號，其中該第一輸入電容器在一第一電荷取樣時間區(qū)段期間對該第一模擬輸入信號取樣，及該第二輸入電容器在一第二電荷取樣時間區(qū)段期間對該第二模擬輸入信號取樣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該第一模擬輸入信號與一預(yù)定的信號層級比較起來為正，及該第二模擬輸入信號與該預(yù)定的信號層級比較起來為負。
11.根據(jù)權(quán)利要求1項所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該輸入開關(guān)數(shù)組的第一輸入端進一步被建構(gòu)成用來接收一第一模擬輸入信號，且該輸入開關(guān)數(shù)組的第二輸入端被建構(gòu)成用來接收一第二模擬輸入信號，其中該第一輸入電容器在一第二電荷取樣時間區(qū)段期間對該第二模擬輸入信號取樣，及該第二輸入電容器在該第二電荷取樣時間區(qū)段期間對該第一模擬輸入信號取樣。
12.根據(jù)權(quán)利要求11項所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該第一模擬輸入信號與一預(yù)定的信號層級比較起來為正，及該第二模擬輸入信號與該預(yù)定的信號層級比較起來為負。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該交叉開關(guān)數(shù)組包括一第一開關(guān)，其具有一第一端耦合至該第一輸入電容器及一第二端耦合至該第一輸入端；一第二開關(guān)，其具有一第一端耦合至該第二輸入電容器及一第二端耦合至該第二輸入端；一第三開關(guān)，其具有一第一端耦合至該第二輸入電容器及一第二端耦合至該第一輸入端；及一第四開關(guān)，其具有一第一端耦合至該第一輸入電容器及一第二端耦合至該第二輸入端，其中在一第一電荷取樣時間區(qū)段期間，該輸入開關(guān)數(shù)組的第一開關(guān)及該輸入開關(guān)數(shù)組的第二開關(guān)被建構(gòu)成是閉合的及該輸入開關(guān)數(shù)組的第三開關(guān)及該輸入開關(guān)數(shù)組的第四開關(guān)被建構(gòu)成是斷開的，用以將該第一輸入端耦合至該第一輸入電容器及將該第二輸入端耦合至該第二輸入電容器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中在一第二電荷取樣時間區(qū)段期間，該輸入開關(guān)數(shù)組的第一開關(guān)及該輸入開關(guān)數(shù)組的第二開關(guān)被建構(gòu)成是斷開的及該輸入開關(guān)數(shù)組的第三開關(guān)及該輸入開關(guān)數(shù)組的第四開關(guān)被建構(gòu)成是閉合的，用以將該第一輸入端耦合至該第二輸入電容器及將該第二輸入端耦合至該第一輸入電容器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該交叉開關(guān)數(shù)組包括一第一開關(guān)，其具有一第一端耦合至該第一輸入電容器及一第二端耦合至該第一輸入端；一第二開關(guān)，其具有一第一端耦合至該第二輸入電容器及一第二端耦合至該第二輸入端；一第三開關(guān)，其具有一第一端耦合至該第二輸入電容器及一第二端耦合至該第一輸入端；及一第四開關(guān)，其具有一第一端耦合至該第一輸入電容器及一第二端耦合至該第二輸入端，其中在一第二電荷取樣時間區(qū)段期間，該輸入開關(guān)數(shù)組的該第一開關(guān)及該輸入開關(guān)數(shù)組的該第二開關(guān)被建構(gòu)成是斷開的及該輸入開關(guān)數(shù)組的該第三開關(guān)及該輸入開關(guān)數(shù)組的該第四開關(guān)被建構(gòu)成是是閉合的，用以將該第一輸入端耦合至該第二輸入電容器及將該第二輸入端耦合至該第一輸入電容器。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該輸入開關(guān)數(shù)組的該第一輸入端被建構(gòu)成用來接收一正模擬輸入信號，及該輸入開關(guān)數(shù)組的該第二輸入端進一步被建構(gòu)成用來接收一負模擬輸入信號，其中該第一輸入電容器在一第一電荷取樣時間區(qū)段期間對該正模擬輸入信號取樣，及該第二輸入電容器在該第一電荷取樣時間區(qū)段期間對該負模擬輸入信號取樣，其中被第一輸入電容器取樣的電荷在該第一電荷傳送時間區(qū)段期間被傳送至該第一積分電容器及被第二輸入電容器取樣的電荷在該第一電荷傳送時間區(qū)段期間被傳送至該第二積分電容器，及其中在一第二電荷取樣時間區(qū)段期間該第一輸入電容器對該負模擬輸入信號取樣及該第二輸入電容器對該正模擬輸入信號取樣，其中被該第一輸入電容器取樣的電荷在該第二電荷傳送時間區(qū)段期間被傳送至該第二積分電容器及被該第二輸入電容器取樣的電荷在該第二電荷傳送時間區(qū)段期間被傳送至該第一積分電容器。
17.一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其至少包括一模擬調(diào)變器，其被建構(gòu)成用來接收一模擬輸入信號及輸出一經(jīng)過取樣的信號其為該模擬輸入信號的代表；及一數(shù)字濾波器，其被建構(gòu)成用來接收該經(jīng)過取樣的信號及輸出一數(shù)字信號其為該模擬輸入信號的代表，其中該模擬調(diào)變器包括一前饋路徑，其被建構(gòu)成用來接收該模擬輸入信號并將該經(jīng)過取樣的信號提供至該數(shù)字濾波器；及一反饋路徑，其具有一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)其被建構(gòu)成用來接收該經(jīng)過取樣的信號并將該經(jīng)過取樣的信號轉(zhuǎn)換為一反饋模擬信號，其中該DAC包括一參考端，其被建構(gòu)成用來接收一參考信號；及一第一導(dǎo)電路徑，其耦合至該參考端及一第一節(jié)點，其中該第一導(dǎo)電路徑包括一第一參考電容器及多個開關(guān)，其中該第一導(dǎo)電路徑的該多個開關(guān)響應(yīng)多個相關(guān)的控制信號用以在一第一時間區(qū)段期間在該第一節(jié)點產(chǎn)生一正參考信號，及用以在一第二時間區(qū)段期間在該第一節(jié)點產(chǎn)生一負參考信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該DAC進一步包括一第二導(dǎo)電路徑其耦合至該參考端及一第二節(jié)點，其中該第二導(dǎo)電路徑包括一第二參考電容器及多個開關(guān)其響應(yīng)多個相關(guān)的控制信號用以在該第一時間區(qū)段期間在該第二節(jié)點產(chǎn)生一負參考信號及在該第二時間區(qū)段期間在該第二節(jié)點處產(chǎn)生一正的參考信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中該第一導(dǎo)電路徑的該多個開關(guān)包括一第一開關(guān)其具有一第一端耦合至該參考端及一第二端其耦合至該第一參考電容器的左板，及其中該第二導(dǎo)電路徑的該多個開關(guān)包括一第二開關(guān)其具有一第一端耦合至該參考端及一第二端其耦合至該第二參考電容器的左板，其中該第一開關(guān)響應(yīng)一第一控制信號及該第二開關(guān)響應(yīng)一第二控制信號。
20.一使用在一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的模擬調(diào)變器，其至少包括一對輸入電容器，其包括一第一輸入電容器及一第二輸入電容器；一對積分電容器，其包括一第一積分電容器及一第二積分電容器；及一交叉開關(guān)數(shù)組，其耦合至該對輸入電容器與該對積分電容器之間且被建構(gòu)成用來在一電荷傳送時間區(qū)段期間交叉地將該對輸入電容器耦合至該對積分電容器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的模擬調(diào)變器，其中該交叉開關(guān)數(shù)組被進一步建構(gòu)成在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將該第一輸入電容器耦合至該第一積分電容器，及被建構(gòu)成在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將該第一輸入電容器耦合至該第二積分電容器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的模擬調(diào)變器，其中該交叉開關(guān)數(shù)組被進一步建構(gòu)成在該第一電荷傳送時間區(qū)段期間將該第二輸入電容器耦合至該第二積分電容器，及被建構(gòu)成在該第二電荷傳送時間區(qū)段期間將該第二輸入電容器耦合至該第一積分電容器。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的模擬調(diào)變器，其中該交叉開關(guān)數(shù)組被進一步建構(gòu)成在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將該第二輸入電容器耦合至該第二積分電容器，及被建構(gòu)成在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將該第二輸入電容器耦合至該第一積分電容器。
24.一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，其至少包括一參考端，其被建構(gòu)成用來接收一參考信號；及一第一導(dǎo)電路徑，其耦合至該參考端及一第一節(jié)點，其中該第一導(dǎo)電路徑包括一第一參考電容器及多個開關(guān)，其中該第一導(dǎo)電路徑的該多個開關(guān)響應(yīng)多個相關(guān)的控制信號用以在一第一時間區(qū)段期間在該第一節(jié)點產(chǎn)生一正參考信號，及用以在一第二時間區(qū)段期間在該第一節(jié)點產(chǎn)生一負參考信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，其中該DAC進一步包括一第二導(dǎo)電路徑其耦合至該參考端及一第二節(jié)點，其中該第二導(dǎo)電路徑包括一第二參考電容器及多個開關(guān)，其中該第二導(dǎo)電路徑的該多個開關(guān)響應(yīng)多個相關(guān)的控制信號用以在該第一時間區(qū)段期間在該第二節(jié)點產(chǎn)生一負參考信號及在該第二時間區(qū)段期間在該第二節(jié)點處產(chǎn)生一正參考信號。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，其中該第一導(dǎo)電路徑的多個開關(guān)包括一第一開關(guān)其具有一第一端耦合至該參考端及一第二端其耦合至該第一參考電容器的左板，及其中該第二導(dǎo)電路徑的該多個開關(guān)包括一第二開關(guān)其具有一第一端耦合至該參考端及一第二端其耦合至該第二參考電容器的左板，其中該第一開關(guān)響應(yīng)一第一控制信號及該第二開關(guān)響應(yīng)一第二控制信號。
27.一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其至少包括一積分器，其具有一積分器輸入及一積分器輸出；一比較器，其具有一耦合至該積分器輸出的比較器輸入，其中該比較器被建構(gòu)成用來在一第一比較時間區(qū)段期間及一第二非重迭的比較時間區(qū)段期間輸出數(shù)字數(shù)據(jù)樣本；及一反饋切換電路，其被建構(gòu)成用來接收一參考源及該數(shù)字數(shù)據(jù)樣本并提供一反饋信號給該積分器，其中來自于該參考源的噪聲藉由在該第一比較時間區(qū)段之后及在該第二比較時間區(qū)段之前讓一第一電荷傳送時間區(qū)段及一第二非重迭的電荷傳送時間區(qū)段發(fā)生來將其消散掉。
28.一感測系統(tǒng)，其至少包括一電源，其具有一電力特性；一傳感器，其被建構(gòu)成用來感測該電力特性并提供代表該電力特性的一第一模擬信號及一第二模擬信號；及一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其被建構(gòu)成用來接收該第一模擬信號及第二模擬信號并提供代表該第一模擬信號及第二模擬信號的一數(shù)字信號，其中該ADC包括一輸入開關(guān)數(shù)組，其具有一第一輸出、一第一輸入及一第一輸入電容器其耦合至該第一輸入與該第一輸出之間，該輸入開關(guān)數(shù)組亦具有一第二輸出、一第二輸入及一第二輸入電容器其耦合至該第二輸入與該第二輸出之間，其中該第一輸入被建構(gòu)成用來接收該第一模擬信號及該第二輸入被建構(gòu)成用來接收該第二模擬信號；一積分器，其具有一第一積分器輸出、一第一積分器輸入及一第一積分器電容器其耦合至該第一積分器輸入與該第一積分器輸出之間，該積分器亦具有一第二積分器輸出、一第二積分器輸入及一第二積分器電容器其耦合至該第二積分器輸入與該第二積分器輸出之間；及一交叉開關(guān)數(shù)組，其耦合至該輸入開關(guān)數(shù)組與該積分器之間且被建構(gòu)成用來交替地將電荷從該第一輸入電容器及該第二輸入電容器傳送至該第一積分電容器及該第二積分電容器。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該交叉開關(guān)數(shù)組被建構(gòu)成用來在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第一積分電容器，及在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第二積分電容器。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該交叉開關(guān)數(shù)組被建構(gòu)成用來在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第二輸入電容器傳送至該第二積分電容器，及在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第二輸入電容器傳送至該第一積分電容器。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該交叉開關(guān)數(shù)組被建構(gòu)成用來在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第一積分電容器及從該第二輸入電容器傳送至該第二積分電容器，及其中該交叉開關(guān)數(shù)組被進一步建構(gòu)成用來在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第二積分電容器及從該第二輸入電容器傳送至該第一積分電容器。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該傳感器為一電流傳感器。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中該電流傳感器為一電阻，及其中該第一模擬信號與一預(yù)定的信號等級比較起來為正及該第二模擬信號與該預(yù)定的信號等級比較起來為負。
34.一種將模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的電荷從一第一輸入電容器及一第二輸入電容器傳送至一第一積分電容器及一第二積分電容器的方法，其至少包括以下的步驟在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第一積分電容器及從該第二輸入電容器傳送至該第二積分電容器；及在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從該第一輸入電容器傳送至該第二積分電容器及從該第二輸入電容器傳送至該第一積分電容器。
35.一種將一輸入模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出樣本的方法，其至少包括以下的步驟在一第一時間區(qū)段及一第三非重迭的時間區(qū)段期間，用該輸入模擬信號對一第一輸入電容器及一第二輸入電容器充電；及在一第二時間區(qū)段及一第四非重迭的時間區(qū)段期間，將電荷交替地從該第一輸入電容器及第二輸入電容傳送至一第一積分電容器及一第二積分電容器。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中該輸入模擬信號包括一正模擬信號及一負模擬信號，其交替地耦合至該第一輸入電容器及該第二輸入電容器。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中該第二時間區(qū)段是在該第一時間區(qū)段之后發(fā)生的，該第三時間區(qū)段是在該第二時間區(qū)段之后發(fā)生的，該第四時間區(qū)段是在該第三時間區(qū)段之后發(fā)生的，其中該第一時間區(qū)段、第二時間區(qū)段、第三時間區(qū)段及第四時間區(qū)段都是非重迭的。
38.一種將模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)中的電荷加以取樣并傳送的方法，其至少包括以下的步驟提供一第一模擬信號至該ADC的一第一輸入端及一第二模擬信號至該ADC的一第二輸入端；在一第一取樣時間區(qū)段期間，在一第一輸入電容器處對該第一模擬信號取樣，及在該第一取樣時間區(qū)段期間在一第二輸入電容器處對該第二模擬信號取樣；在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間，將被該第一輸入電容器取樣的電荷傳送至一第一積分電容器，及將被該第二輸入電容器取樣的電荷傳送至一第二積分電容器；在一第二取樣時間區(qū)段期間，在該第一輸入電容器處對該第二模擬信號取樣，及在第二輸入電容器處對該第一模擬信號取樣；及在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間，將被該第一輸入電容器取樣的電荷傳送至該第二積分電容器，及將被該第二輸入電容器取樣的電荷傳送至該第一積分電容器。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中該第一模擬信號與一預(yù)定的信號等級比較起來為正，及該第二模擬信號與該預(yù)定的信號等級比較起來為負。
40.一種用來降低來自一使用在數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)中的參考信號源的噪聲影響的方法，其中該DAC被耦合至一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的反饋路徑，該方法至少包括以下的步驟在一第一時間區(qū)段及一第三非重迭時間區(qū)段期間，用該參考信號對該DAC的一第一參考電容器及一第二參考電容器充電；在一第二時間區(qū)段及一第四非重迭的時間區(qū)段期間，將電荷交替地從該第一參考電容器及該第二參考電容器傳送至一第一積分電容器與一第二積分電容器；及在一第五時間區(qū)段中將被傳送的電荷與一參考電荷相比較，其中該第三時間區(qū)段是在該第二時間區(qū)段之后發(fā)生的，及該第五時間區(qū)段是在該第四時間區(qū)段之后發(fā)生的。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中該第二時間區(qū)段是在該第一時間區(qū)段之后發(fā)生的，該第三時間區(qū)段是在該第二時間區(qū)段之后發(fā)生的，該第四時間區(qū)段是在該第三時間區(qū)段之后發(fā)生的，其中該第一時間區(qū)段、第二時間區(qū)段、第三時間區(qū)段及第四時間區(qū)段都是非重迭的。
全文摘要
一種模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)包括一交叉開關(guān)數(shù)組其耦合于一輸入開關(guān)數(shù)組與一積分器之間。該積分器被建構(gòu)來交替地將電荷從一第一輸入電容器及一第二輸入電容器傳送至一第一積分電容器與一第二積分電容器，借以改善因電容器失配(mismatch)所致之線性問題。該交叉開關(guān)數(shù)組亦被建構(gòu)成用來在一第一電荷傳送時間區(qū)段期間，將電荷從第一輸入電容器傳送至第一積分電容器及從第二輸入電容器傳送至第二積分電容器；以及用來在一第二電荷傳送時間區(qū)段期間將電荷從第一輸入電容器傳送至第二積分電容器及從第二輸入電容器傳送至第一積分電容器。此外還提供一種包括本發(fā)明ADC之感測系統(tǒng)；及多種將電荷傳送至一ADC中的方法。
文檔編號H03M3/02GK1653695SQ03810567
公開日2005年8月10日 申請日期2003年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月10日
發(fā)明者劉柳勝, 栗國星 申請人:美國凹凸微系有限公司