[发明专利]共享电容的积分电路与模拟转数字电路及其操作方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种连续近似模拟数字转换器(successive approximation register analog to digital converter)，特别是关于一种包含模拟积分器的连续近似模拟数字转换器。 

背景技术

取样保持电路常常用于检测信号，特别是微弱电流的电信号。这些电信号由于太过微弱，因此需要一段时间的积分(integrate)，才能累积达到一定量。也正由于这些想要检测的电信号特别微弱，因此很容易受到外界的电磁干扰，因而淹没了原本想要检测的电信号。 

在现代的消费性电子产品当中，大量使用到触控面板作为友善易用的人机接口。在触控面板的技术当中，有一些正是使用检测微小弱电流的技术。在这些触控面板的处理芯片当中，就必须使用取样保持电路对弱电流加以积分与检测。在本申请当中，使用触控面板作为方便的范例说明。但本领域的普通技术人员可以理解到，微弱电流的检测技术不是仅能应用于触控面板的处理芯片。比方说在许多检测微小粒子的感应器、光感应器等等，都需要本申请所提到的元器件。 

上面已经提到，现有习知触控面板的取样保持电路可能会因为瞬间噪声太大而过饱和，这瞬间噪声可能是来自电源、传导物质的触碰或接近面板的人体等等，因而造成取样保持电路所取样保持的数值与触控面板传感器的感测值有所差距。换句话说,取样保持电路必须舍弃此次所取样保持的数值，然后重新对触控面板传感器的感测值再进行一次取样保持操作，如此，不仅增加取样保持电路的动作时间，并且再一次的取样保持操作亦有可能无法量测得到原本触控面板传感器的感测值(例如：假设取样保持电路在前一次已经取样量测得到触控面板传感器的40%感测值，但是因为瞬间噪声导致过饱和而舍弃，则取样保持电路在此次的取样量测就仅能得到触控面板传感器剩余的60%感测值)。 

再者，现有习知触控面板的取样保持电路一般仅于正频率或负频率周期动作，因此浪费了50%的频率周期。或者，有些取样保持电路会利用反相器使得其等可以动作于正频率与负频率周期(例如：负频率经由反相器转变成正频率后，则正频率周期动作的取样保持电路就可动作于原本的负频率 周期)，然而反相器的传递时间延迟在高速取样保持电路中将会造成频率重叠问题(例如：假设负频率经反相器转变成为正频率后产生5%的传递时间延迟，则此正频率波形末端5%的脉波时间将与下一正频率波形前端5%的脉波时间重叠)，这种频率重叠问题在高频取样保持电路或传递时间延迟较大的反相器中将会更加明显及严重，进而使得取样保持电路动作失序。或者是，有些取样保持电路则是利用反相器将正频率周期所取样保持的结果直接进行相位转换后再加以利用，但问题依旧是反相器的控制频率与传递时间延迟仍然是个需要被解决的问题。 

一般说来,上述的取样保持电路接收了传感器所感应的电信号之后，为了要对感测到的信号做进一步的处理，都需要在取样保持电路后方加上模拟数字转换器。经过模拟数字转换器之后，传感器所感应的数值才能被中央处理器或是数字信号处理器做进一步的处理。 

在传统的模拟数字转换器当中，连续近似模拟数字转换器(SAR-ADC)是常用的一种。在连续近似模拟数字转换器的设计当中，可以使用电容元件的数组，形成一个二元树的结构。通过比较器与控制逻辑电路，连续近似模拟数字转换器可以输出2的n次位的输出值。前面已知，普通的取样保持电路同样地需要使用到电容元件，用于对输入信号进行积分。 

由于电容元件必须占用相当的芯片面积，如果能够共享取样保持电路与后面接续的连续近似模拟转换器当中的电容，那么就可以节省下许多面积，进而减少芯片的制作成本。 

由此可见，上述现有的模拟数字转换器在产品结构、制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。因此如何能创设一种新的共享电容的积分电路与模拟转数字电路及其操作方法，亦成为当前业界极需改进的目标。 

有鉴于上述现有的模拟数字转换器存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的共享电容的积分电路与模拟转数字电路及其操作方法，能够改进一般现有的模拟数字转换器，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。 

发明内容