專利名稱：模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換技術，可以減少由于工藝、電壓、溫度或噪聲等的變動所產(chǎn)的轉(zhuǎn)換錯誤。
背景技術：
數(shù)字化的資訊格式是當前很普遍的方式，以利于存儲數(shù)據(jù)或是數(shù)據(jù)處理。以視頻的電子裝置為例，其需要將模擬的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以供后端的處理。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路在數(shù)字化的電子裝置中是不可缺的電路。然而，由于視頻式的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器analog-to-digital converter (ADC)容易受到工藝(process, P)電壓(Voltage, V),溫度(Temperature, T)和噪聲(noise)的變動所影響，使ADC輸出碼(digital code)會產(chǎn)生偏差或是錯誤結果。圖1繪示傳統(tǒng)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路方塊示意圖。參閱圖1，就模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的操作機制，其需要一參考電路(Reference Circuit) 50用以產(chǎn)生所需求的“工作電壓”和“工作電流”給每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100。以三個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器為例，其標示為ADC1、ADC2、ADC3。在每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100中，由增益單元(Gain Block) 102產(chǎn)生需求的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍(ADC input range)電壓信號104給模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元(ADCcore) 118，以控制要被數(shù)字化的范圍。在每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100中也包含一補償單元(Offset Block) 108與增益單元102連接，以接收與增益單元102的另一個輸出的電壓信號106，而產(chǎn)生一補償電壓信號以ADC_VM表示，其經(jīng)過外部的一穩(wěn)壓電器110的穩(wěn)壓，其電壓值是Voffset。

每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100也包含箝制電壓單元(Clamp voltage block) 112。由增益單元102所產(chǎn)生給補償單元108的輸出也輸入給箝制電壓單元112，以產(chǎn)生箝制需求的箝制電壓信號。一多工器(MUX) 114接收箝制電壓信號和接地電壓而輸出一箝制電壓Vclamp，其也經(jīng)由外部的電容器120的穩(wěn)壓。每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100也接收輸入的模擬電壓信號Vin，其經(jīng)由外部電容122輸入到內(nèi)部，同時通過一開關器124，將由多工器(MUX) 114所輸出的箝制電壓Vclamp，把每一個輸入信號加上一個直流電平，而產(chǎn)生數(shù)據(jù)電壓信號，以ADC_VIP標不。每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100也包含一直流緩沖單元(DC_buffer) 116，其接收數(shù)據(jù)電壓信號ADC_VIP與補償電壓信號ADC_VM。此ADC_VIP與ADC_VM的電壓信號輸入到直流緩沖單元116后，經(jīng)由直流緩沖單元116輸出給數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元118，再經(jīng)由其運算產(chǎn)生對應輸入的模擬電壓信號Vin的不同大小,而輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字碼。在此，模擬電壓信號Vin可能是紅綠藍(RGB)的顏色灰階信號或是YPbPr的顏色系統(tǒng)下的顏色信號。上述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器100在工藝、電壓、溫度(PVT)或噪聲的變動影響下，參考電路所產(chǎn)生的工作電壓或工作電流會受其變動，進而ADC_VIP與ADC_VIM的電壓信號以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍信號也會產(chǎn)生變動。如果這些信號之間的差異性不是一致性時，就會產(chǎn)生不正確的數(shù)字碼。如何改善數(shù)字轉(zhuǎn)換器100所輸出的數(shù)字碼的正確性，是需要進一步研發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路與方法，可以減少由于工藝、電壓、溫度或噪聲等的變動所產(chǎn)的轉(zhuǎn)換錯誤的結果。本發(fā)明提供一種種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。此電路包括一參考電路與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。參考電路提供一基礎電壓，其一端接地。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器接收一模擬輸入信號與基礎電壓信號。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一第一直流緩沖單元與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元。第一直流緩沖單元內(nèi)部接收一補償電壓信號以及要被數(shù)字化的一數(shù)據(jù)電壓信號，以輸出二個轉(zhuǎn)換控制信號。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元接收第一直流緩沖單元的該二個轉(zhuǎn)換控制信號以及一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號，以輸出一數(shù)字碼。前述的補償電壓信號、數(shù)據(jù)電壓信號、以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號都有加入基礎電壓信號。本發(fā)明提供一種種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換方法。此方法包括利用一參考電路，提供一基礎電壓，該基礎電壓信號的一端接地。又將該基礎電壓信號輸入給一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以使該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的一直流緩沖單元與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元的多個控制電壓信號都參考到該基礎電壓，以輸出一轉(zhuǎn)換數(shù)字碼。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。


圖1繪示傳統(tǒng)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路方塊示意圖。圖2繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路示意圖。主要元件符號說明50:參考電路100:模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器102:增益單元104:模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號106:電壓信號108:補償單元110、120、122:電容器112:箝制電壓單元114:多工器(MUX)116:直流緩沖單元118:模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元122:電容器124:開關器200:模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器202:直流緩沖單元
204,210:加法器206:補償單元208:增益單元212:模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號214:多工器216:直流緩沖單元218:電路方塊
具體實施例方式本發(fā)明提出模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路與方法，可以減少由于工藝、電壓、溫度或噪聲等的變動所產(chǎn)的轉(zhuǎn)換錯誤的結果。以下舉一些實施例來說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于所舉實施例。圖2繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路示意圖。參閱圖2，由參考電路50產(chǎn)生需求的工作電壓、工作電流和基礎電壓Vbase給每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200，例如是三個以ADC1-ADC3表示。參考電路50所產(chǎn)生的基礎電壓Vbase，其一端接地，且例如可以經(jīng)過一直流緩沖單元202輸入基礎電壓Vbase。也就是說基礎電壓Vbase包含了參考電路50由于各種因素所引起的變動。在每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200中，增益單元208依照需求而產(chǎn)生兩個電壓信號，其中一個輸出電壓信號用來后續(xù) 產(chǎn)生的補償電壓信號ADC_VIM與數(shù)據(jù)電壓信號ADC_VIP，另一個輸出電壓信號用來后續(xù)產(chǎn)生模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號212。此補償電壓信號ADC_VIM、數(shù)據(jù)電壓信號ADC_VIP與模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號212都會加入基礎電壓Vbase，如此可以使得模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200與參考電路50對P、V、T或電源噪聲等有較一致的變化，可以減少由數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元118所輸出的轉(zhuǎn)換數(shù)字碼的錯誤。經(jīng)由參考電路50與地電壓關聯(lián)而產(chǎn)生基礎電壓Vbase后，后續(xù)較詳細電路結與處理方式如下說明。針對需求的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號212，增益單元208所產(chǎn)生的一個電壓信號經(jīng)由一加法器210，與基礎電壓Vbase相加得到模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號 212。每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200中還包括一補償單元206，其接收由增益單元208所輸輸出的一個電壓信號。補償單兀206所輸出的電壓信號在經(jīng)由一加法器204與基礎電壓Vbase相加得到補償電壓信號ADC_VM。補償電壓信號ADC_V頂還會經(jīng)由外部的穩(wěn)壓電容器110做穩(wěn)壓,穩(wěn)壓后的電壓值是Voffset。此補償電壓信號ADC_VM是直流緩沖單元(DC_buffer) 116的輸入信號其一。每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200中還包括多工器(MUX) 214以及直流緩沖單元216。由加法器204輸出的補償電壓信號以及基礎電壓Vbase輸入到多工器214。多工器214的輸出在經(jīng)由直流緩沖單元216而輸出一箝制電壓信號Vclamp。此箝制電壓信號Vclamp會經(jīng)與外部的穩(wěn)壓電容器122得到穩(wěn)壓，其后再經(jīng)由一開關器124加入輸入的數(shù)據(jù)信號，其機制如下。每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200的一輸入端點會經(jīng)由一電容器122輸入模擬電壓信號Vin到內(nèi)部。模擬電壓信號Vin輸入時,控制開關器124進行箝制動作,把每一個輸入的模擬電壓信號Vin加上一個直流電壓以產(chǎn)生數(shù)據(jù)電壓信號ADC_VIP。此直流電壓就是由直流緩沖單元216所輸出的電壓，其也包含了基礎電壓Vbase的變動。在每一個模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200中，ADC_VIP與ADC_VM的電壓信號再經(jīng)由直流緩沖單元116輸入到模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元118，再經(jīng)由其運算產(chǎn)生對應不同Vin大小的不同數(shù)字碼的數(shù)值。在上述與外部連接的電路方塊218，其是感應外部噪聲的來源，然而其電位與信號ADC_VIM相同。當有噪聲從電源或是地電壓又或是模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器外部產(chǎn)生時，信號ADC_VIP也會跟隨著信號ADC_VM —起變動。又 模擬電壓信號Vin可以例如是的RGB、YPbPr或復合式圖像信號(CVBS)等的圖
像信號。依照本發(fā)明一實施例，在工藝、電壓、溫度(P、V、T)或是噪聲的變動影響下，參考電路50所產(chǎn)生的工作電壓與工作電流會受其變動。而模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器200中的電壓信號ADC_VIP與ADC_V頂也會產(chǎn)生變動。二者之間的差異性是一致的，且跟隨基礎電壓Vbase一起變化。當有噪聲從電源、或是地電壓、又或是電路外部產(chǎn)生時，電壓信號ADC_VIP會跟隨著電壓信號ADC_VIM —起變動。數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號也同時跟隨基礎電壓Vbase一起變化。如此，由數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元118所輸出的轉(zhuǎn)換數(shù)字碼，相對較不易跟隨改變，以減低錯誤的發(fā)生。本發(fā)明模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路使得數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元116的多個控制電壓信號都參考到由參考電路所產(chǎn)生的基礎電壓Vbase，以輸出一轉(zhuǎn)換數(shù)字碼，如此減低輸出碼發(fā)生錯誤與偏差程度的機率。本發(fā)明就處理的方法,其利用一參考電路，提供一基礎電壓，該基礎電壓信號的一端接地。又將該基礎電壓信號輸入給一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以使該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的一直流緩沖單元與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元的多個控制電壓信號都參考到該基礎電壓，以輸出一轉(zhuǎn)換數(shù)字碼。參考電路可以先經(jīng)過直流緩沖后提供該基礎電壓信號。雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視所附權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，包括: 一參考電路，提供一基礎電壓，該基礎電壓信號的一端接地；以及 一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，接收一模擬輸入信號與該基礎電壓信號， 其中該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括: 一第一直流緩沖單元，內(nèi)部接收一補償電壓信號以及要被數(shù)字化的一數(shù)據(jù)電壓信號，以輸出二個轉(zhuǎn)換控制信號；以及 一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元，接收該第一直流緩沖單元的該二個轉(zhuǎn)換控制信號以及一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號，以輸出一數(shù)字碼，其中該補償電壓信號、該數(shù)據(jù)電壓信號、以及該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號都加入該基礎電壓信號。
2.如權利要求1所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其中該參考電路，先經(jīng)過一第二直流緩沖單元，以提供該基礎電壓信號。
3.如權利要求1所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其中該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器還包括: 一增益單元，產(chǎn)生一第一電壓信號與一第二電壓信號； 一補償單元，接收該第一電壓信號； 一第一加法器，接收該基礎電壓信號與該補償單元的一輸出，以輸出該補償電壓信號，該補償電壓信號經(jīng)過穩(wěn)壓后輸入給該第一直流緩沖單元； 一多工器，接收該補償電壓信號與該基礎電壓信號； 一第二直流緩沖單兀，接收該多工器的一輸出，以輸出一箝制電壓，其中該箝制電壓信號經(jīng)過穩(wěn)壓后被加到輸入的該模擬輸入信號而產(chǎn)生該數(shù)據(jù)電壓信號給該第一直流緩沖單元; 一第二加法器，接收該增益單元的該第二電壓信號以及該基礎電壓信號，以輸出該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號給該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元。
4.如權利要求3所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其中該參考電路先經(jīng)過一第三直流緩沖單元，以提供該基礎電壓信號。
5.如權利要求3所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，還包括一開關，用以將穩(wěn)壓后的該箝制電壓加入該模擬輸入信號。
6.如權利要求3所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，還包括一補償穩(wěn)壓電容器，與該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一端點連接，以對該補償電壓信號穩(wěn)壓。
7.如權利要求3所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，還包括一箝制穩(wěn)壓電容器，與該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一端點連接，以對該箝制電壓信號穩(wěn)壓。
8.一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換方法，包括: 利用一參考電路，提供一基礎電壓，該基礎電壓信號的一端接地；以及 將該基礎電壓信號輸入給一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以使該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的一直流緩沖單元與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元的多個控制電壓信號都參考到該基礎電壓，以輸出一轉(zhuǎn)換數(shù)字碼。
9.如權利要求8所述的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換方法，其中該參考電路先經(jīng)過直流緩沖后提供該基礎電壓信號。
全文摘要
一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換方法，該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換電路包括一參考電路與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。參考電路提供一基礎電壓，其一端接地。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器接收一模擬輸入信號與基礎電壓信號。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一第一直流緩沖單元與一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元。第一直流緩沖單元內(nèi)部接收一補償電壓信號以及要被數(shù)字化的一數(shù)據(jù)電壓信號，以輸出二個轉(zhuǎn)換控制信號。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換核單元接收第一直流緩沖單元的該二個轉(zhuǎn)換控制信號以及一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號，以輸出一數(shù)字碼。前述的補償電壓信號、數(shù)據(jù)電壓信號、以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入范圍電壓信號都有加入基礎電壓信號。
文檔編號H03M1/12GK103248363SQ20121002443
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權日2012年2月3日
發(fā)明者蔡俊安, 廖祈鈞 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司