專利名稱：模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。

背景技術：
近年來，已經(jīng)在多個領域中使用將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。圖16示出在日本專利特開No.2007-139700中公布的將電壓轉(zhuǎn)換為頻率的VF型ADC。
在圖16中，電壓-脈沖轉(zhuǎn)換器100包括輸入切換電路104；作為電壓導向單元的積分器輸出導向單元105；積分器108；第一和第二比較器112和113(窗口比較器)；RS鎖存電路114；第一和第二積分器輸出誤差檢測電路116和119；OR電路120和122；第一和第二比較器連續(xù)輸出判斷電路117和118；以及作為標記輸出部件的觸發(fā)器(FF)123。
在這里，輸入切換電路104切換CS+端子和CS-端子與積分器108的正或者負輸入端子之間的連接。另外，積分器108包括差分放大器111；電阻器109，其一端被連接至差分放大器111的-端子(倒相輸入端子)；以及電容器110，該電容器110被連接在差分放大器111的輸出和-端子之間。
積分器輸出導向單元105包括開關106和107，其一端分別被連接至結(jié)點106a和106b，并且其另一端被連接至基準電勢。積分器輸出導向單元105將積分器108的輸出導向第一或者第二檢測電壓的附近。
第一和第二比較器112和113對從積分器108輸出的電壓達到第一檢測電壓(1V)和高于第一檢測電壓的第二檢測電壓(2V)進行檢測。
FF 123基于第一和第二比較器112和113的比較結(jié)果輸出標記FLAG。逆變器124輸出具有與輸入電壓相對應的頻率的輸出信號CKOUT。
通過此操作，圖16中所示的電路將在CS+端子101和CS-端子102之間生成的輸入電壓轉(zhuǎn)換為脈沖。輸入切換電路104基于標記FLAG和輸出信號CKOUT切換上述連接。
另外，圖17示出在日本專利特開No.62-289016中公布的ADC。圖17中所示的ADC經(jīng)由加法器201將輸入模擬電壓提供給將其轉(zhuǎn)換為輸出數(shù)字值的ADC 202。圖17中所示的ADC將來自于反饋電路203的偏移校正電壓反饋到加法器201。如果模擬電壓沒有包含超過預定電平的殘留噪聲，那么抖動被從抖動生成電路204提供到加法器201，從而給輸入模擬電壓添加了噪聲。反饋電路203基于輸出數(shù)字值將校正電壓提供給加法器201，使得除了輸出數(shù)字值的特定輸出代碼之外，出現(xiàn)上下代碼的可能性相等。這校正了輸入模擬電壓的特定電平和與該特定電平相對應的輸出數(shù)字值的特定代碼之間的偏移誤差。
然而，如果在日本專利特開No.2007-139700中公布的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的積分器108中存在偏移，那么該偏移被添加到輸入信號中并且被通過積分器積分。為此，存在如下的問題，因為在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器中出現(xiàn)死區(qū)，從而減少模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的精確度。尤其地，輸入信號的絕對值越小，偏移的影響就越大。
此外，在日本專利特開No.62-289016中公布的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用抖動以自動地校正AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的偏移誤差。然而，對在日本專利特開No.62-289016中公布的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器來說，當輸入信號具有小的絕對值時很難提高AD轉(zhuǎn)換精確度。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括抖動生成電路，該抖動生成電路生成抖動；輸入極性切換單元，該輸入極性切換單元輸入具有抖動的輸入信號，并且切換具有抖動的輸入信號的極性；積分器，該積分器對從輸入極性切換單元輸出的具有抖動的輸入信號進行積分；積分器輸出調(diào)節(jié)器電路，該積分器輸出調(diào)節(jié)器電路調(diào)節(jié)積分器的輸出電壓；窗口比較器，該窗口比較器包括高壓側(cè)比較器和低壓側(cè)比較器，其中，所述高壓側(cè)比較器具有第一基準電壓和比第一基準電壓高的第二基準電壓，所述低壓側(cè)比較器具有第三基準電壓和比第三基準電壓低的第四基準電壓，并且所述窗口比較器將積分器的輸出電壓與第一至第四基準電壓進行比較；控制電路，該控制電路使用窗口比較器的比較結(jié)果以控制輸入極性切換單元、積分器輸出調(diào)節(jié)器電路、以及窗口比較器，并且生成數(shù)字信號?？刂齐娐愤M行控制，使得當積分器的輸出電壓達到第一基準電壓或者第三基準電壓時，時鐘信號被反轉(zhuǎn)，并且當積分器的輸出電壓達到第二基準電壓或者第四基準電壓時，符號被反轉(zhuǎn)，并且基于時鐘信號和所述符號來生成計數(shù)值。以在其中對數(shù)字信號進行讀取的周期是抖動的一個周期的整數(shù)倍，并且在抖動的一個周期的第一個半周期中生成計數(shù)值的次數(shù)不同于在抖動的一個周期的第二個半周期中生成計數(shù)值的次數(shù)的方式，抖動生成電路生成抖動。
根據(jù)上述構(gòu)造的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠通過將抖動添加至輸入信號中來在每一個抖動周期獲得計數(shù)值，并且從而能夠消除死區(qū)，從而能夠提高模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的精確度。
根據(jù)本發(fā)明的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠提供能夠高精確度地執(zhí)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。



圖1示出了根據(jù)實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器； 圖2示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的操作波形(具有偏移并且具有抖動)； 圖3是用于解釋根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的抖動設置流程的流程圖； 圖4是用于解釋根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的抖動設置流程的流程圖； 圖5示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的另一電路示例； 圖6示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的操作波形(不具有偏移并且不具有抖動)； 圖7示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的操作波形(具有偏移并且不具有抖動)； 圖8示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與輸出頻率之間的關系。虛線表示沒有偏移的情況，并且實線表示具有偏移的情況； 圖9示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模擬結(jié)果(不具有偏移并且不具有抖動)； 圖10示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模擬結(jié)果(|Vin|＞|Va|，不具有抖動)； 圖11示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模擬結(jié)果(Va≠0，|Vin|＝|Va|，不具有抖動)； 圖12示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模擬結(jié)果(Va≠0，|Vin|＜|Va|，不具有抖動)； 圖13示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模擬結(jié)果(Va≠0，|Vin|＜|Va|，不具有抖動，擴展了圖12的時間軸)； 圖14是示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模擬結(jié)果(Va≠0，|Vin|＜|Va|，具有正弦波抖動)； 圖15示出了根據(jù)該實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模擬結(jié)果(Va≠0，|Vin|＜|Va|，具有方波抖動)； 圖16解釋與現(xiàn)有技術有關的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器；以及 圖17解釋根據(jù)現(xiàn)有技術的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。

具體實施例方式 在下文中，通過參考附圖，描述本發(fā)明的實施例。
根據(jù)本實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括抖動生成電路11，該抖動生成器11生成抖動；和輸入極性切換單元1，該輸入極性切換單元1輸入具有抖動的輸入信號，并且切換具有抖動的輸入信號的極性。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器進一步包括積分器2，該積分器2對具有從輸入極性切換單元1輸出的具有抖動的輸入信號進行積分；以及積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5，該積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5調(diào)節(jié)積分器2的輸出電壓。
此外，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括窗口比較器3，該窗口比較器3包括高壓側(cè)比較器6，該高壓側(cè)比較器6具有第一基準電壓和比第一基準電壓高的第二基準電壓；和低壓側(cè)比較器7，該低壓側(cè)比較器7具有第三基準電壓和比第三基準電壓低的第四基準電壓，并且所述窗口比較器3將積分器2的輸出電壓與第一至第四基準電壓進行比較。
此外，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括控制電路4，其使用窗口比較器3的比較結(jié)果以對輸入極性切換單元1進行控制；積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5；以及窗口比較器3，并且模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器生成數(shù)字信號。
控制電路4進行控制，使得當積分器2的輸出電壓達到第一基準電壓或者第三基準電壓時，時鐘信號被反轉(zhuǎn)，并且當積分器2的輸出電壓達到第二基準電壓或者第四基準電壓時，符號被反轉(zhuǎn)，并且基于時鐘信號和所述符號生成計數(shù)值。
抖動生成電路11以在其中數(shù)字信號被讀取的周期是抖動的一個周期的整數(shù)倍的方式來生成抖動。此外，抖動生成電路11以在抖動的一個周期的第一個一半中生成計數(shù)值的次數(shù)不同于在抖動的一個周期的第二個一半中生成計數(shù)值的次數(shù)的方式來生成抖動。在下文中，將會詳細地描述根據(jù)本實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
抖動生成電路11生成抖動，并且將抖動添加到輸入信號Vin中，以生成抖動信號。稍后描述關于通過抖動生成電路11生成的抖動的詳細情況。
輸入極性切換單元1接收具有抖動的輸入信號，并且將具有抖動的輸入信號輸出至積分器2。這時，輸入極性切換單元1基于從控制電路4輸出的極性控制信號20來切換輸入信號Vin的極性。更加具體地，輸入極性切換單元1基于來自于控制電路4的極性控制信號20來切換下面的兩種狀態(tài)(1)，其上施加了輸入信號的正側(cè)端子被連接至差分放大器的-端子(倒相輸入端子)，并且其上施加了輸入信號的負側(cè)端子被連接至差分放大器的+端子(非倒相輸入端子)；(2)，其上施加了輸入信號的正側(cè)端子被連接至差分放大器的+端子(非倒相輸入端子)，并且其上施加了輸入信號的負側(cè)端子被連接至差分放大器的-端子(倒相輸入端子)。能夠?qū)⒎e分器2的輸出電壓從負(或者正)斜率變成正(或者負)斜率。
積分器2包括差分放大器8；電阻器10，其的一端被連接至差分放大器8的-端子(倒相輸入端子)；以及電容器9，該電容器9被連接在差分放大器8的輸出與-端子之間。通過輸入極性切換單元1，電阻器10的另一端和差分放大器8的+端子(非倒相輸入端子)被連接至正側(cè)端子和負側(cè)端子。此外，根據(jù)本實施例的積分器2具有偏移Va。偏移12出現(xiàn)在差分放大器8的輸入端子中。
窗口比較器3包括高壓側(cè)比較器6和低壓側(cè)比較器7。高壓側(cè)比較器6的+端子被用作高壓側(cè)處的基準電壓，并且其-端子被連接至積分器2的輸出。高壓側(cè)比較器6的基準電壓包括第一基準電壓(High-1)和比第一基準電壓高的第二基準電壓(High-2)。
比較器6將積分器2的輸出電壓與基準電壓High-1和High-2進行比較，并且將比較結(jié)果輸出至控制電路4。注意的是，基于來自于控制電路4的電平控制信號21來設置基準電壓High-1和High-2。
低壓側(cè)比較器7的-端子被用作低壓側(cè)處的檢測電壓，并且其+端子被連接至積分器2的輸出。低壓側(cè)比較器6的基準電壓包括第三基準電壓(Low-1)和比第三基準電壓低的第四基準電壓(Low-2)。
比較器7將積分器2的輸出電壓與基準電壓Low-1和Low-2進行比較，并且將比較結(jié)果輸出至控制電路4。注意的是，基于來自于控制電路4的電平控制信號21來設置基準電壓Low-1和Low-2。
控制電路4使用窗口比較器3的比較結(jié)果，即，比較器6和7的輸出，以生成用于對輸入極性切換單元1、積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5、以及窗口比較器3進行控制的信號。更加具體地，控制電路4生成用于控制輸入極性切換單元1的極性控制信號20。另外，控制電路4生成用于設置比較器6和7的第一至第四基準電壓的電平控制信號21。此外，控制電路4生成積分器輸出調(diào)節(jié)信號22，用于指示積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5來對積分器2的輸出電壓進行調(diào)節(jié)。
當積分器2的輸出電壓達到High-1時，控制電路4生成用于將高壓側(cè)比較器6的基準電壓重新設置為High-2的信號作為電平控制信號21。此外，當積分器2的輸出電壓達到Low-1時，控制電路4生成用于將低壓側(cè)比較器7的基準電壓重新設置為Low-2的信號作為電平控制信號21。
另外，控制電路4使用窗口比較器3的比較結(jié)果，即，比較器6和7的輸出，以生成數(shù)字信號并且輸出數(shù)字輸出Dout。
積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5被提供在輸入極性切換單元1與積分器2之間，并且基于來自于控制電路4的積分器輸出調(diào)節(jié)信號22來調(diào)節(jié)積分器2的輸出電壓。
更加具體地，當積分器2的輸出電壓達到High-2時，積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5調(diào)節(jié)積分器2的輸出電壓，使得積分器2的輸出變成Low-1。此外，當積分器2的輸出電壓達到Low-2時，積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5調(diào)節(jié)積分器2的輸出電壓，使得積分器2的輸出變成High-1。
接下來，將會描述根據(jù)本實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的操作。
(1)在不具有偏移Va和不具有抖動的情況下(圖6) 圖6示出了在積分器2不具有偏移Va的情況下的操作波形。這時，沒有添加抖動Vd。在圖6中，從T0至T4，輸入信號Vin被假定為定值Vin。
高壓側(cè)比較器的基準電壓假定為如圖6中所示的兩個值High-1和High-2。此外，低壓側(cè)比較器的基準電壓假定為如圖6中所示的兩個值Low-1和Low-2。以下面的時序來切換高壓側(cè)比較器的基準電壓和低壓側(cè)比較器的基準電壓。
例如，如圖6的定時T0所示，當積分器2的輸出電壓達到低壓側(cè)比較器的Low-1時，低壓側(cè)比較器的基準電壓被從Low-1切換到Low-2。另外，在此定時處，高壓側(cè)High-2被切換到High-1。
如圖6的定時T1所示，當積分器2的輸出電壓達到高壓側(cè)比較器的High-1時，高壓側(cè)比較器的基準電壓被從High-1切換到High-2。同時，低壓側(cè)比較器的基準電壓被從Low-2切換到Low-1。
這樣，在當積分器2的輸出電壓達到高壓側(cè)比較器的High-1和低壓側(cè)比較器的Low-1時的定時處，切換比較器6和7的基準電壓。
當積分器2的輸出電壓達到高壓側(cè)比較器6的基準電壓High-1或者低壓側(cè)比較器7的基準電壓Low-1時，將時鐘反轉(zhuǎn)。通過控制電路4生成該時鐘。
當積分器2的輸出電壓達到高壓側(cè)比較器6的基準電壓High-2或者低壓側(cè)比較器的基準電壓Low-2時，將符號反轉(zhuǎn)。注意的是，因為圖6示出理想狀態(tài)，并且積分器2的輸出電壓沒有達到High-2或者Low-2，所以符號沒有被改變。
控制電路4包括計數(shù)器，當符號處于正狀態(tài)并且時鐘信號上升時，該計數(shù)器計數(shù)+1；并且當符號處于負狀態(tài)并且時鐘信號上升時，計數(shù)-1。數(shù)字輸出Dout基于計數(shù)器的輸出來輸出信號。
接下來，將會描述圖6中所示的從T0到T4的操作波形的操作。首先，在T0的定時處，積分器的輸出電壓變得Low-1。這時，低壓側(cè)比較器的基準電壓被從Low-1變成Low-2，并且高壓側(cè)比較器的基準電壓被從High-2變成High-1。此時，時鐘信號下降。同時，在T0的定時處，控制電路4將極性控制信號20輸出至輸入極性切換單元1，使得切換輸入信號Vin的極性。在這樣的情況下，輸入極性切換單元1切換輸入信號的極性。
在T1的定時處，積分器的輸出電壓變得High-1。這時，高壓側(cè)比較器的基準電壓被從High-1變成High-2，并且低壓側(cè)比較器的基準電壓被從Low-2變成Low-1。這時，由于在正符號狀態(tài)中的時鐘信號上升，所以計數(shù)器輸出+1。同時，輸入極性切換單元1切換輸入信號的極性。
在下文中，積分器的輸出電壓在High-1和Low-1之間重復地變化。這時，每計數(shù)器讀取間隔tr的計數(shù)器增量，即，從T1到T4的計數(shù)值是+2(在T1和T3中的每一個處計數(shù)+1)。
(2)在具有偏移Va并且不具有抖動的情況下(圖7) 接下來，通過參考圖7，將會重點描述積分器2具有偏移Va并且沒有添加抖動Va的情況。注意的是，輸入極性切換單元1、積分器2、窗口比較器3、以及控制電路4的基本操作與圖6中所示的相同。
在圖7的情況下，輸入信號Vin是恒定的，并且偏移Va出現(xiàn)在積分器的差分放大器中。因此，被輸入至積分器的差分放大器的電壓具有兩種電壓Vin+Va或者-Vin+Va。這時，輸入信號的絕對值|Vin|小于偏移的絕對值|Va|。另外，在初始狀態(tài)下，輸入極性切換單元的極性是負的。假定差分放大器8的一側(cè)的電壓是0V，電流[-(Vin)+Va]/R流入電阻器10中。這時，假定積分器的輸出處于電壓上升狀態(tài)。
在T0的定時處，積分器的輸出電壓變成High-1。這時，高壓側(cè)比較器的基準電壓被從High-1變成High-2，并低壓側(cè)比較器的基準電壓被從Low-2變成Low-1。這時，因為在正符號狀態(tài)中時鐘信號上升，所以計數(shù)器輸出+1。同時，輸入極性切換單元1切換輸入信號的極性。即，在從T0到T1的間隔中，+Vin+Va的輸入信號被輸入至積分器。然而，由于|Vin|＜|Va|，所以沒有改變流到電阻器10的電流的方向，并且積分器的輸出電壓繼續(xù)上升。
在T1的定時處，當積分器的輸出電壓達到High-2時，控制電路4將積分器輸出調(diào)節(jié)信號22輸出至積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5，以調(diào)節(jié)輸入信號電平使得積分器的輸出電壓變成Low-1。具體地，積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5將電荷積累在積分器2的電容器9中。隨著電荷被積累在電容器9中，差分放大器8的輸出電壓下降。這樣，積分器2的輸出電壓被導向Low-1的附近。在T1的定時處，積分器的輸出電壓達到High-2，并且因此控制電路將符號從正反轉(zhuǎn)為負。
在T2的定時處，當積分器的輸出電壓達到Low-1時，控制電路4將高壓側(cè)比較器的基準電壓從High-2切換到High-1，并且將低壓側(cè)比較器的基準電壓從Low-1切換到Low-2。這時，時鐘信號下降。注意的是，如果通過積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5的調(diào)節(jié)，積分器的輸出電壓已經(jīng)達到Low-1，那么輸入極性切換單元1沒有切換輸入信號的極性。因此，在從T2到T1的間隔中，+Vin+Va的輸入信號被輸入至積分器。
然后，在T3的定時處，積分器的輸出電壓變成High-1。這時，高壓側(cè)比較器的基準電壓被從High-1變成High-2，并且低壓側(cè)比較器的基準電壓被從Low-2變成Low-1。這時，由于在負符號狀態(tài)下時鐘信號上升，所以計數(shù)器輸出-1。同時，輸入極性切換單元1切換輸入信號的極性。從而，在從T3到T4的間隔中，-Vin+Va的輸入信號被輸入至積分器。
然后，在T4的定時處，當積分器的輸出電壓達到High-2時，控制電路4將積分器輸出調(diào)節(jié)信號22輸出至積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5以調(diào)節(jié)輸入信號電平，使得積分器的輸出電壓變成Low-1。即，積分器2的輸出電壓被導向Low-1的附近。在T4的定時處，積分器的輸出電壓達到High-2，并且從而控制電路將符號從負反轉(zhuǎn)為正。
然后，在T5的定時處，當積分器的輸出電壓達到Low-1時，控制電路4將高壓側(cè)比較器的基準電壓從High-2切換為High-1，并且將低壓側(cè)比較器的基準電壓從Low-1切換為Low-2。這時，時鐘信號下降。注意的是，如果通過積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5的調(diào)節(jié)，積分器的輸出電壓已經(jīng)達到Low-1，那么輸入極性切換單元1沒有切換輸入信號的極性。因此，在從T5到T6的間隔中，-Vin+Va的輸入信號被輸入至積分器。
在下文中，從T6到T10的操作與如上所述的從T0到T6的相同。每計數(shù)器讀取間隔tr的計數(shù)器增量，即，從T0到T10的計數(shù)器增量是0，即，沒有被改變。換言之，雖然如圖7中所示模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器連續(xù)地進行操作，但是計數(shù)值沒有增加并且模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果保持為零。為此，如果偏移電壓Va的絕對值大于輸入信號的絕對值(|Vin|＜|Va|)，那么模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有死區(qū)。
圖8解釋了模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的死區(qū)。在圖8中，虛線表示在理想(不具有偏移)的狀態(tài)下模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出頻率和輸入電壓之間的關系。在這樣的情況下，甚至在具有小輸入電壓的區(qū)域中也能夠獲得輸出信號。另外，實線表示當積分器具有偏移Va時，輸出頻率與輸入電壓之間的關系。在這樣的情況下，在具有小輸入電壓的區(qū)域中不能夠獲得輸出信號。即，出現(xiàn)死區(qū)30。
根據(jù)本實施例，為了消除前述的死區(qū)，將抖動添加至輸入信號。在下文中，將會描述在具有被添加的抖動的情況下的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的操作。
(3)在具有偏移Va并且具有抖動的情況下(圖2) 接下來，通過參考圖2，將會重點描述積分器具有偏移Va并且抖動Vd被添加的情況。注意的是，輸入極性切換單元1、積分器2、窗口比較器3、以及控制電路4的基本操作與如上所述的相同。
在圖2的操作波形的情況下，輸入信號Vin也是恒定的。此外，抖動生成電路11生成抖動Vd，并且將抖動Vd添加至輸入信號Vin。抖動Va出現(xiàn)在積分器的差分放大器中。因此，當抖動是正(從T0到T8)時，抖動的值是+Vd，并且被輸入至積分器的差分放大器的電壓具有兩種電壓Vin+Vd+Va或者-Vin-Vd+Va。相反地，當抖動是負(從T8到T13)時，抖動的值是-Vd。因此，被輸入至積分器的差分放大器的電壓具有兩種電壓Vin-Vd+Va或者-Vin+Vd+Va。這時，輸入信號的絕對值|Vin|小于偏移的絕對值|Va|。注意的是，假定Vd是抖動振幅的絕對值。
在這里，將抖動Vd假設為使得在其中數(shù)字信號被讀取的周期(從T0到T13)——即，計數(shù)器讀取間隔tr——是抖動周期的整數(shù)倍。此外，將抖動Vd假設為使得抖動的振幅值大于積分器2的偏移值Va和輸入信號的振幅值Vin中的每一個。此外，假設以如下方式生成抖動，即，在一個周期的第一個半周期(即，從T0到T8)中生成的計數(shù)值的次數(shù)不同于在第二個半周期(即，從T8到T13)中生成的計數(shù)值的次數(shù)。
接下來，將通過參考圖2，描述在具有被添加的抖動的情況下的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的操作。
首先，在T0的定時處，抖動Vd被添加至輸入信號Vin。在此定時處，積分器的輸出電壓開始增加。然后，在T1的定時處，當積分器的輸出電壓達到High-2時，控制電路4將積分器輸出調(diào)節(jié)信號22輸出至積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5，以調(diào)節(jié)輸入信號電平使得積分器的輸出電壓變成Low-1。具體地，積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5將電荷積累在積分器2的電容器9中。隨著電荷被積累在電容器9中，差分放大器8的輸出電壓下降。這樣，積分器2的輸出電壓被導向Low-1的附近。在T1的定時處，積分器的輸出電壓達到High-2，并且因此控制電路將符號從負反轉(zhuǎn)為正。
在T2的定時處，當積分器的輸出電壓達到Low-1時，控制電路4將高壓側(cè)比較器的基準電壓從High-2切換為High-1，并且將低壓側(cè)比較器的基準電壓從Low-1切換為Low-2。這時，時鐘信號下降。注意的是，如果通過積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5的調(diào)節(jié)，積分器的輸出電壓已經(jīng)達到Low-1，那么輸入極性切換單元1沒有切換輸入信號的極性。因此，在從T2到T3的間隔中，具有Vin+Vd+Va的抖動的輸入信號被輸入至積分器。
然后，在T3的定時處，積分器的輸出電壓變成High-1。這時，高壓側(cè)比較器的基準電壓被從High-1變成High-2，并且低壓側(cè)比較器的基準電壓被從Low-2變成Low-1。這時，由于在正負號狀態(tài)中時鐘信號上升，所以計數(shù)器輸出+1。同時，輸入極性切換單元1切換輸入信號的極性。從而，在從T3到T4的間隔中，具有-Vin-Vd+Va的抖動的輸入信號被輸入至積分器。
然后，在T4的定時處，當積分器的輸出電壓達到Low-1時，控制電路4將高壓側(cè)比較器的基準電壓從High-2切換到High-1，并且將低壓側(cè)比較器的基準電壓從Low-1切換到Low-2。這時，時鐘信號下降。同時，控制電路4將極性控制信號20輸出至輸入極性切換單元1，使得在T4的定時處切換輸入信號的極性。當極性控制信號20被輸入時，輸入極性切換單元1切換輸入信號的極性。從而，在從T4到T5的間隔中，具有Vin+Vd+Va的抖動的輸入信號被輸入至積分器。在下文中，重復相同的操作直到T8。
當在T8的定時處抖動Vd變成負時，積分器的輸出電壓開始增加。即，在從T8到T9的間隔中，具有-Vin-(-Vd)+Vd的抖動的輸入信號被輸入至積分器。然后，在T9的定時處，當積分器的輸出電壓達到High-2時，控制電路4將積分器輸出調(diào)節(jié)信號22輸出至積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5，以調(diào)節(jié)輸入信號電平使得積分器的輸出電壓變成Low-1。即，積分器2的輸出電壓被導向Low-1的附近。在T9的定時處，積分器的輸出電壓達到High-2，并且從而控制電路將符號從正反轉(zhuǎn)為負。
然后，在T10的定時處，當積分器的輸出電壓達到Low-1時，控制電路4將高壓側(cè)比較器的基準電壓從High-2切換到High-1，并且將低壓側(cè)比較器的基準電壓從Low-1切換到Low-2。這時，時鐘信號下降。注意的是，如果通過積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5的調(diào)節(jié)，積分器的輸出電壓已經(jīng)達到Low-1，那么輸入極性切換單元1沒有切換輸入信號的極性。因此，在從T10到T11的間隔中，具有-Vin-(-Va)+Va的抖動的輸入信號被輸入至積分器。
然后，在T11的定時處，積分器的輸出電壓變成High-1。這時，高壓側(cè)比較器的基準電壓被從High-1變成High-2，并且低壓側(cè)比較器的基準電壓被從Low-2變成Low-1。這時，由于在負符號狀態(tài)下時鐘信號上升，所以計數(shù)器輸出-1。同時，輸入極性切換單元1切換輸入信號的極性。從而，在從T11到T12的間隔中，具有+Vin+(-Vd)+Va的抖動的輸入信號被輸入至積分器。在下文中，重復相同的操作直到T13。
在上述圖2的操作中，在正符號狀態(tài)時的計數(shù)器增量是+4，在負符號狀態(tài)時的計數(shù)器增量是-2，并且每計數(shù)器讀取間隔tr(從T0到T13)的計數(shù)器增量是+2。因此，能夠獲得數(shù)字輸出Dout的值，并且通過添加抖動能夠消除死區(qū)。
更加具體地，通過以在抖動的一個周期的第一個半周期中生成計數(shù)值的次數(shù)不同于在抖動的一個周期的第二個半周期中生成計數(shù)值的次數(shù)的方式來生成抖動，能夠為各個抖動周期獲得計數(shù)值。該方法能夠消除死區(qū)，從而能夠提高模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的精確度。在上述示例中，在第一個半周期中四次生成計數(shù)值并且在第二個半周期中兩次生成計數(shù)值。
或者，通過以在抖動的一個周期的第一個半周期中獲得的計數(shù)值和在抖動的一個周期的第二個半周期中獲得的計數(shù)值的總和等于或者大于1的方式來生成抖動，能夠為各個抖動周期獲得計數(shù)值。該方法能夠消除死區(qū)，從而能夠提高模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的精確度。在上述示例中，在第一個半周期中獲得的計數(shù)值是+4，并且在第二個半周期中獲得計數(shù)值是-2。因此，這些計數(shù)值的總和是+2(即，1或者更大的值)。
接下來，將會描述在從(1)至(3)的上述情況中的操作波形的原理。
假定td1、td2、td3、以及td4中的每一個是當抖動振幅是正或者負時達到比較器電平的時間。于是，用于傳輸函數(shù)的基本等式可以如下面的表達式1-1至1-4所示。
Vd＞0Vd1＝Vd
Vd＜0Vd2＝-Vd
在這里，Vin表示輸入信號電壓，Va表示差分放大器的輸入端子的偏移電壓，2Vr表示高電壓與低電壓比較器電平之間的電壓(High-1和Low-1之間的差)，R表示輸入電阻，并且C表示積分器電容器值。另外，tr表示計數(shù)器輸出讀取間隔。
根據(jù)上述表達式，在下面的表達中能夠表達數(shù)字輸出(計數(shù)器輸出)Dout。注意的是，Dout輸出正值，并且單獨地檢測信號極性。

基于上述表達式，將會重點描述(1)不具有偏移Va并且不具有抖動的情況和(2)具有偏移Va并且不具有抖動的情況，以及(3)具有偏移Va并且具有抖動的情況。
(1)不具有偏移Va并且不具有抖動的情況 首先，將會重點描述(1)不具有偏移Va并且不具有抖動的情況。在偏移Va＝0(理想狀態(tài))的情況下，上述表達式1-1至1-4被用于獲得表達式2-1至2-4。然后，能夠獲得下面的數(shù)字輸出(計數(shù)器輸出)Dout。
Vin≥0(Va＝0)
Vin＜0(Va＝0)
在這里，t1、t2、t3、t4中的每一個是積分結(jié)果達到2Vr的時間。假定Vin＝輸入全范圍÷被轉(zhuǎn)換的最大頻率VF×期望頻率＝50mV÷2500Hz×13Hz，Vr＝0.5V，R＝100kΩ，C＝100pF，并且tr＝1秒，計數(shù)器輸出Dout的期望值如下。
(期望值) 在圖9中示出此情況的模擬結(jié)果。根據(jù)此結(jié)果應理解的是，計數(shù)器輸出Dout與根據(jù)上面的表達式獲得的期望值13相匹配。
(2)具有偏移Va并且不具有抖動的情況 接下來，將會重點描述(2)具有偏移Va并且不具有抖動的情況。使用下面的表達式3-1至3-4能夠獲得在偏移Va≈0的情況下不具有抖動的計數(shù)器輸出Dout。
Vin≥0(Va≠0)
Vin＜0(Va≠0)
根據(jù)上面的表達式，Va與Dout的值之間的關系如下。
(A)在|Vin|＞|Va|的情況下，Dout受到作為誤差的-Va2/Vin2的影響。在圖10中示出此情況的模擬結(jié)果。在圖10中，相對于期望值13計數(shù)器輸出Dout是11，即，誤差出現(xiàn)。
(B)在Vin＝Va的情況下，由于Dout＝0，存在沒有信號的狀態(tài)。即，t1至t4變成無窮大。在圖11中示出此情況的模擬結(jié)果。在圖11中，計數(shù)器輸出Dout沒有被改變。
(C)在Vin＝-Va的情況下，由于Dout＝0，存在沒有信號的狀態(tài)。即，t2至t3變成無窮大。在圖11中示出此情況的模擬結(jié)果。在圖11中，計數(shù)器輸出Dout沒有被改變。
(D)在|Vin|＜|Va|的情況下，無解并且不收斂。即，在模擬等式的右手邊和左手邊之間符號沒有匹配。然而，通過積分器輸出調(diào)節(jié)器電路初始化真正的電路以使其等效于沒有信號的狀態(tài)。在圖12和圖13中示出此情況的模擬結(jié)果。圖13擴展了圖12的時間軸。在圖12和圖13中，計數(shù)器輸出Dout僅為0或者1。
根據(jù)上面的結(jié)果應該理解的是，在|Vin|≤|Va|的情況下，不能夠檢測輸入信號，并且在AD轉(zhuǎn)換特性中出現(xiàn)死區(qū)。
(3)具有偏移Va并且具有抖動的情況 接下來，將會重點描述(3)具有偏移Va(Va≈0)并且具有抖動的情況。在這樣的情況下，為了隔離直流電信號分量(Vin)，要被添加以檢測輸入信號Vin的抖動被設置為交流電。另外，以整數(shù)個抖動波被包含在計數(shù)器輸出讀取間隔tr中的方式來設置抖動頻率，并且抖動頻率低于由輸入信號Vin帶來的V-F轉(zhuǎn)換頻率。此外，以積分器的輸出超過高壓側(cè)和低壓側(cè)比較器的范圍，并且Dout具有小于1的誤差的方式來設置抖動振幅Vd。為此，Vd被設置為等于或者大于輸入信號振幅Vin的電壓。
即，以整數(shù)個抖動波被包含在計數(shù)器輸出讀取間隔tr中的方式來設置抖動頻率。該方法能夠在積分之后使得抖動能量為零，并且能夠消除抖動分量。此外，通過輸入信號Vin，將抖動頻率設置為低于V-F轉(zhuǎn)換頻率(理想狀態(tài)下的期望值)。通過積分器輸出調(diào)節(jié)器電路5，每半個抖動周期初始化積分器2。因此，每半個抖動周期獲得計數(shù)器值(整數(shù))，并且在下一個半個抖動周期中提取輸入信號的有效分量。在這里，如果抖動頻率高于輸入信號頻率，那么一個抖動周期內(nèi)的計數(shù)值變得小于1，并且從而不能夠正確地檢測。例如，如果每計數(shù)器讀取間隔tr的理想計數(shù)器增量是+2，并且抖動具有10個波，相對于抖動的10波中的每一個，對于每個抖動周期而言，抖動和信號之間的關系是相同的。因此，每個抖動波的計數(shù)器增量需要是+0.2。然而，計數(shù)器是整數(shù)值，從而不能夠獲得正確的解。
需要抖動振幅Vd在抖動的半個周期tdi中達到比較器電平，并且更新計數(shù)器值。因此，用于抖動振幅Vd的必要條件如下。
(Vd-Vin-Va)tdi≥RC·N·2Vr ∴ 在這里，N表示在tdi內(nèi)，積分結(jié)果達到比較器電平的次數(shù)(即，積分器的輸出電壓從第一基準電壓達到第三基準電壓，或者從第三基準電壓達到第一基準電壓的次數(shù))。如果不存在損耗，那么N能夠被設置為1。根據(jù)此表達式應理解的是，要求Vd滿足Vd≥RC/tdi*N*2Vr*(Vin+Va)。
此外，根據(jù)傳輸函數(shù)而獲得的用于抖動振幅的必要條件如表達式4-1至4-4所示。在這里，假定當抖動振幅為正和負時的每個中，達到比較器電平的時間為td1、td2、td3、以及td4。
Vd＞0Vd1＝Vd
Vd＜0Vd2＝-Vd
根據(jù)此表達式，當抖動振幅為正和負的每個中，在半個抖動周期tdi中達到比較器電平的次數(shù)D1和D2如下所示。
因此，當抖動的一個波被包含在計數(shù)器輸出讀取間隔tr中時，計數(shù)器值Dout如下。
在上述表達式中，以在在D2的前面添加負符號的方式來設計電路。
在這里，假定

(Vd是等于或者大于輸入信號Vin的電壓)，誤差項變成-(Va2)/(Vin2-Vd2)＜＜1的正值。如果Dout具有小于1的誤差，相對于Dout能夠采用的(assume)整數(shù)值能夠忽略該誤差項。從而，在|Vin|≤|Va|的情況下，Dout可以是與在不具有抖動的理想狀態(tài)下的計數(shù)值Dout相同的值。
例如，假定Va＝0.5mV，Vin＝50mV÷2500Hz×13Hz＝260μV，Vd＝5mV，則獲得1-(Va2)/(Vin2-Vd2)＝1.01。將期望值13×誤差系數(shù)1.01＝13.13假設為13，其是Dout可以采用的整數(shù)，則Dout與期望值相匹配。
圖14和圖15均示出具有偏移Va(Va≈0)并且具有抖動的模擬結(jié)果。圖14添加具有4Hz和5mV的正弦波抖動來作為抖動。圖15添加具有4Hz和5mV的方波抖動來作為抖動。在圖14和圖15中，計數(shù)器輸出Dout與期望值13相匹配。
即，通過以在抖動的一個周期的第一個一半中生成計數(shù)值的次數(shù)(D1)不同于在抖動的一個周期的第二個一半中生成計數(shù)值的次數(shù)(D2)的方式來生成抖動，能夠為各個抖動周期獲得計數(shù)值。該方法能夠消除死區(qū)，從而能夠提高模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的精確度。
可選地，通過以在抖動的一個周期的第一個一半中獲得的計數(shù)值和在抖動的一個周期的第二個一半中獲得的計數(shù)值的總和等于或者大于1的方式來生成抖動，能夠為各個抖動周期獲得計數(shù)值。該方法能夠消除死區(qū)，從而能夠提高模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的精確度。
接下來，將參考圖3和圖4，描述具體的抖動設置流程。
首先，控制電路4確定是否存在死區(qū)(S1)。如果不存在死區(qū)，那么抖動被截止，并且抖動設置流程中斷。在這里，存在死區(qū)的條件是如上所述的|Vin|≤|Va|。如果存在死區(qū)，那么控制電路4確定是否需要提高死區(qū)的附近中的特性的精確度(S2)。如果確定需要提高死區(qū)的附近中的特性的精確度，那么控制電路4確定是否Vin≈Va或者Vin＜Va(S3)。如果確定既不是Vin≈Va也不是Vin＜Va，那么控制電路4確定是否Vd＞＞Vin是可能的(S4)。如果確定Vd＞＞Vin是可能的，則設置抖動(S5)。確定在S3中確定Vin≈Va或者Vin＜Va，那么同樣設置抖動(S5)。
接下來，將通過參考圖4來描述詳細的抖動設置流程。在S10中，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器計算用于一個計數(shù)的最小輸入電壓的V-F轉(zhuǎn)換所要求的時間t1。在這樣的情況下，R表示輸入電阻，C表示積分器電容，Vin(min)表示最小輸入振幅，Vcom表示內(nèi)部基準電壓，并且Vr表示基準電壓。能夠根據(jù)t1＝4Vr*C*R/(Vin(min)-Vcom)來獲得t1的值。
接下來，對讀取間隔tr和半個抖動周期tdi進行設置(S11)。然后，確定是否滿足tr≥t1，tdi≥t1，并且tr＝W*2*tdi(W是等于或者大于1的整數(shù))(S12至S14)。如果沒有滿足這些條件中的一個，那么處理返回到讀取間隔tr和半抖動周期tdi的設置(S11)。如果滿足這些條件，則對抖動振幅Vd進行設置(S15)。在這樣的情況下，使用放大器(差分放大器8)的偏移Va和輸入振幅Vin。
當抖動振幅Vd被設置時，首先，確定是否滿足Vd≥RC/tdi*N*2Vr*(Vin+Va)(S16)。在這里，N是等于或者大于1的實數(shù)。然后，確定是否滿足

此外，確定是否滿足|Va2/(Vin2-Vd2)|＜＜1(S18)。如果滿足從S16到S18的所有條件，那么抖動設置終止。如果不滿足從S16到S18中條件的一個，那么處理返回到Vd被再次設置的抖動振幅Vd的設置(S15)。
在基于圖4的流程圖完成抖動設置之后，在圖3的S6中確定是否滿足用于傳輸函數(shù)的基本等式(表達式1-1至1-4)。如果沒有滿足用于傳輸函數(shù)的基本等式，那么確定是否使用目標電路(S7)。如果沒有使用目標電路，抖動設置流程終止。如果使用目標電路，那么再次設置抖動(S5)。如果滿足用于傳輸函數(shù)的基本等式，那么確定計數(shù)器輸出Dout的誤差項是否是小到足夠可以被忽略的(S8)。如果不能夠忽略誤差項，那么再次設置抖動(S5)。如果確定能夠忽略誤差項，那么抖動被啟動，并且抖動Vd被添加至輸入信號Vin。在上文中，抖動設置流程終止。
只要在計數(shù)器讀取時間中對波形進行積分時波形變成零，則抖動波形可以是任何的波形。例如，當在計數(shù)器讀取時間中對波形進行積分時變成零的波形是，當對圖2中的抖動的一個周期中的波形進行積分時變成零的波形。例如，能夠使用正弦波、方波、三角波、鋸齒波等等。例如，通過對時鐘進行劃分能夠簡單地生成方波抖動。此方法能夠抑制由于抖動生成而導致的電路面積中的增加。
圖5示出使用方波抖動的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的示例。圖5的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括具有四個開關的輸入極性切換單元1。在其內(nèi)側(cè)上的兩個開關被用于切換輸入信號Vin的極性；并且在其外側(cè)上的兩個開關用于切換抖動Vd的極性。除了上述之外，圖5的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器與圖1中所示的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器相同。
在圖5的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器中，積分器使用差分輸入系統(tǒng)，以經(jīng)由輸入極性切換單元1接收輸入信號和抖動中的每一個。此系統(tǒng)允許正和負極性信號被輸入至積分器。通過當輸入信號被終止到0V時保存數(shù)字輸出值，并且通過從常規(guī)信號轉(zhuǎn)換結(jié)果中減去偏移部分，能夠校正由于不對稱的抖動而導致出現(xiàn)的偏移誤差。此外，通過檢測時鐘占空等等能夠確定輸入信號的極性。
根據(jù)上述本實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過將抖動添加至輸入信號，能夠在每個抖動周期獲得計數(shù)值，并且從而能夠消除死區(qū)，從而能夠提高模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的精確度。
因此，根據(jù)本實施例的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠提供如下的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，即使積分器具有偏移，該模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器也能夠高精確度地執(zhí)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。
在上文中，已經(jīng)基于上面的實施例來描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅僅限于上述實施例的構(gòu)造。顯然的是，對本領域的技術人員來說，各種變化、修改以及組合明顯也被包括在如本專利申請的范圍內(nèi)的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括
抖動生成電路，用于生成抖動；
輸入極性切換單元，具有抖動的輸入信號被輸入到所述輸入極性切換單元，并且所述輸入極性切換單元切換所述輸入信號的極性；
積分器，所述積分器對從所述輸入極性切換單元輸出的具有抖動的輸入信號進行積分；
積分器輸出調(diào)節(jié)器電路，所述積分器輸出調(diào)節(jié)器電路調(diào)節(jié)所述積分器的輸出電壓；
窗口比較器，所述窗口比較器包括高壓側(cè)比較器和低壓側(cè)比較器，所述高壓側(cè)比較器具有第一基準電壓和比所述第一基準電壓高的第二基準電壓，所述低壓側(cè)比較器具有第三基準電壓和比所述第三基準電壓低的第四基準電壓，并且所述窗口比較器將所述積分器的輸出電壓與所述第一至第四基準電壓進行比較；以及
控制電路，所述控制電路使用所述窗口比較器的比較結(jié)果以控制所述輸入極性切換單元、所述積分器輸出調(diào)節(jié)器電路以及所述窗口比較器，并且生成數(shù)字信號，
其中，
所述控制電路進行控制，使得當所述積分器的輸出電壓達到所述第一基準電壓或者所述第三基準電壓時，時鐘信號被反轉(zhuǎn)，并且當所述積分器的輸出電壓達到所述第二基準電壓或者所述第四基準電壓時，符號被反轉(zhuǎn)，并且基于所述時鐘信號和所述符號來生成計數(shù)值，并且
所述抖動生成電路，以用于讀取所述數(shù)字信號的周期是抖動的一個周期的整數(shù)倍并且在所述抖動的一個周期的第一個半周期中生成計數(shù)值的次數(shù)不同于在該抖動的該一個周期的第二個半周期中生成計數(shù)值的次數(shù)的方式，來生成抖動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，
所述抖動生成電路，以在所述抖動的一個周期的第一個半周期中獲得的計數(shù)值和在該抖動的該一個周期的第二個半周期中獲得的計數(shù)值的總和等于或者大于1的方式，來生成抖動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，
所述抖動生成電路，以所述抖動的所述第一個半周期中的計數(shù)值的符號相反于在該抖動的所述第二個半周期中的計數(shù)值的符號的方式，來生成抖動。
4.權(quán)利要求1所述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，
所述抖動生成電路，以所述抖動的振幅值大于所述積分器的偏移值和所述輸入信號的振幅值中的每一個值的方式，來生成抖動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，
所述抖動生成電路生成抖動，使得滿足Vd≥RC/tdi*N*2Vr*(Vin+Va)，其中，Vd表示抖動振幅，R表示積分器輸入電阻，C表示積分器電容器值，tdi表示抖動半周期，N表示在tdi內(nèi)的、所述電壓積分器的輸出電壓從所述第一基準電壓達到所述第三基準電壓或者從所述第三基準電壓達到所述第一基準電壓的次數(shù)，2Vr表示所述第一基準電壓與所述第三基準電壓之間的電壓差，Vin表示輸入信號電壓，并且Va表示偏移電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，
所述抖動生成電路生成抖動，使得滿足
其中Vd表示抖動振幅，Vin表示輸入信號電壓，并且Va表示偏移電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，
所述抖動生成電路生成抖動，使得滿足|Va2/(Vin2-Vd2)|＜＜1，其中Vd表示抖動振幅，Vin表示輸入信號電壓，并且Va表示偏移電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，
當所述符號為正并且所述時鐘信號上升時，所述控制電路計數(shù)+1，并且當所述符號為負并且所述時鐘信號上升時，所述控制電路計數(shù)-1。
全文摘要
本發(fā)明涉及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。所述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠高精確度地執(zhí)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，其包括抖動生成電路(11)，其用于生成抖動；輸入極性切換單元(1)，其用于切換輸入信號極性；積分器(2)；積分器輸出調(diào)節(jié)器電路(5)，用于調(diào)節(jié)積分器(2)的輸出電壓；窗口比較器(3)；控制電路(4)，其使用窗口比較器(3)的比較結(jié)果以控制輸入極性切換單元(1)、積分器輸出調(diào)節(jié)器電路(5)、以及窗口比較器(3)，并且生成數(shù)字信號。所述抖動生成電路(11)生成抖動，使得數(shù)字信號被讀取的周期是抖動周期的整數(shù)倍。此外，以使得抖動的一個周期的第一個半周期中生成計數(shù)值的次數(shù)不同于在抖動的一個周期的第二個半周期中生成計數(shù)值的次數(shù)的方式，抖動生成電路生成抖動。
文檔編號H03M1/10GK101814918SQ20101011696
公開日2010年8月25日 申請日期2010年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者小山哲弘 申請人:恩益禧電子股份有限公司