專利名稱：：A/d轉(zhuǎn)換器及a/d轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種配置為半導(dǎo)體集成電路的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，以及一種用于所述A7D轉(zhuǎn)換器的方法。本發(fā)明尤其涉及一種并行過(guò)采樣算法A/D轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換方法。例如，本發(fā)明優(yōu)選為一種裝備在車內(nèi)傳感器或控制微型計(jì)算機(jī)中的具有中到高精度(12到16位)和中到高速(100K到10MHz)的A/D轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
：到目前為止，已經(jīng)使用一種用于中精度和中速的算法A/D轉(zhuǎn)換器。該算法A/D轉(zhuǎn)換器也稱為"循環(huán)ADC型"。簡(jiǎn)單地說(shuō)，模擬輸入信號(hào)被反復(fù)地通過(guò)比較器比較并進(jìn)行乘2運(yùn)算，/人而在來(lái)自MSB的指令中產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。乘2運(yùn)算一般利用CMOS、電容器以及模擬開關(guān)中的運(yùn)算放大器，通過(guò)開關(guān)電容器通過(guò)信號(hào)算術(shù)運(yùn)算來(lái)進(jìn)行。算法A/D轉(zhuǎn)換器包括具有一個(gè)運(yùn)算放大器或兩個(gè)放大器的開關(guān)電容器算術(shù)運(yùn)算電路、若干比較器以及控制邏輯。由于算法A/D轉(zhuǎn)換器能夠以相對(duì)較小的芯片面積實(shí)現(xiàn)，因此該裝置在成本方面是有利的。該類型的A/D轉(zhuǎn)換器的傳統(tǒng)的實(shí)例在例如JP-A124813/2003中被公開。然而，上述傳統(tǒng)的算法A/D轉(zhuǎn)換器有下列問(wèn)題。即，處理速度隨著精度的提高而降低。原因如下所述。第一，需要電容大的釆樣電容器。平均熱噪聲功率(其尺寸是V2)由下列方程中的Vr^來(lái)表示。Vn2=k*T/Cs其中，k是玻耳茲曼常數(shù)，T是絕對(duì)溫度，Cs是電容器電容。這也被稱為"kT/C噪聲(kT對(duì)C的噪聲或kT關(guān)于C的噪聲)"。事實(shí)上，運(yùn)算放大器的噪聲被加到電容器噪聲中。如上所述，平均熱噪聲功率與電容器電容成反比。由此，為了在抑制噪聲的同時(shí)增加S/N比，必須增加采樣電容。盡管取決于輸入電壓的范圍或運(yùn)算放大器的噪聲級(jí)，但是為了獲得14位的精度，大約4到8pF的相對(duì)較大的電容是必需的。采樣電容器大意味著除非運(yùn)算放大器的驅(qū)動(dòng)性能與電容器電容成比例增加，否則運(yùn)算速度不能得到保證。由此，配置運(yùn)算放大器和偏流的各個(gè)元件的尺寸必須隨著芯片面積變大以及電流消耗變得過(guò)量這結(jié)果而增加。輸入采樣電容器同樣重復(fù)充電和放電操作。由此，反沖噪聲在切換時(shí)產(chǎn)生。反沖噪聲的幅度與電容器電容成比例變大。該事實(shí)意味著A/D轉(zhuǎn)換器的前部的驅(qū)動(dòng)阻抗大，反沖噪聲對(duì)電路的影響大，并且誤差大。這在高精度A/D轉(zhuǎn)換器中將尤其是個(gè)問(wèn)題。另一方面，為了減小信號(hào)源的阻抗，必須增加額外的放大器，這在電路成本以及功率消耗方面是不利的。第二，在半導(dǎo)體集成電路內(nèi)的電容器電容的匹配精度上出現(xiàn)問(wèn)題。匹配精度一般約為10到12位。這是因?yàn)橥粋€(gè)芯片內(nèi)的各個(gè)電容器的電容由于生產(chǎn)差異而略微不均。由此，為了獲得14位或更高的精度，需要電容比獨(dú)立算法。那類型的算法復(fù)雜并且算術(shù)運(yùn)算步驟的數(shù)量大，并且轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)。雖然該問(wèn)題能夠通過(guò)修整電容器來(lái)消除，但是所述修整導(dǎo)致成本的增加。第三，需要高增益運(yùn)算放大器。獲得約為14到16位的精度所需的增益高達(dá)約20,000到80,000。而且，除高增益之外，還需要寬輸出范圍和高運(yùn)算速度。然而，實(shí)際問(wèn)題在于設(shè)計(jì)增益太高、輸出范圍寬并且運(yùn)算速度高的運(yùn)算放大器是困難的。該困難在電源電壓低的情況下以及在深的亞微米處理中尤其嚴(yán)重。例如，在0.35(im的CMOS處理中的單級(jí)運(yùn)算放大器、3V的電源電壓以及單共射共基單增益增壓器的情況下，當(dāng)晶體管被設(shè)計(jì)為具有最小通道長(zhǎng)度時(shí)，這相對(duì)于所需增益是短的，增益僅為IO，OOO到20,000。當(dāng)使得各個(gè)晶體管的通道長(zhǎng)度更長(zhǎng)時(shí)，增益能夠被增加。然而，這導(dǎo)致了諸如芯片面積的增加以及響應(yīng)速度的降低的缺點(diǎn)。在這種情況下，通常在獲得那個(gè)級(jí)別的增益的情況下，使用具有兩級(jí)運(yùn)算放大器的電路配置，或裝備額外的增益增壓器。不必說(shuō)該結(jié)構(gòu)在成本方面是不利的。另一方面，由于高精度A/D轉(zhuǎn)換器體系結(jié)構(gòu)，因此存在sigma-delta(以下稱為"SA，，)調(diào)制型。SA調(diào)制器可以由若干具有運(yùn)算放大器的開關(guān)電容積分器構(gòu)成。另外，SA調(diào)制器具有諸如特性不取決于電容的變化、輸出為0或1以及基本上為線性的優(yōu)點(diǎn)。SA調(diào)制器用于高精度(允許16位或更多)A/D轉(zhuǎn)換器。然而，SA調(diào)制器需要約幾十到幾百作為過(guò)采樣比，并且不適合高速處理。在通常為大規(guī)模的邏輯電路的后臺(tái)，2A調(diào)制器還需要數(shù)字抽選過(guò)濾器。由于例如在車用5V電源集成電路中不能使用精細(xì)CMOS,因此大規(guī)模邏輯電路的芯片面積顯著變大。雖然數(shù)字抽選過(guò)濾器的處理能夠通過(guò)微型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是為了獲得必要的處理速度所述微型計(jì)算機(jī)的負(fù)荷將相當(dāng)大，因此所述微型計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)并不容易。還提出了一種通過(guò)利用單個(gè)SA調(diào)制器來(lái)多次采樣輸入信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器，其被稱為"擴(kuò)展的計(jì)數(shù)ADC"。換句話說(shuō)，較高位值是通過(guò)數(shù)字計(jì)數(shù)器來(lái)確定的，此后較低位值是通過(guò)利用連續(xù)近似A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)確定的，從而通過(guò)計(jì)算那些值的總和來(lái)獲得最終的數(shù)字值。這在1"列》口D.Seitzer,G.Pretzl,N.A.Hamdy，"ElectronicAnalog-to-DigitalConverters(電子模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，，，紐約，JohnWiley&Sons,1984,第3章中被公開。具有連續(xù)近似A/D轉(zhuǎn)換器的SA調(diào)制器的組合在ChristerJansson,"AHighResolution,Compact,andLow-PowerADCSuitableforArrayImplementationinStandardCOMS(適于標(biāo)準(zhǔn)CMOS中的數(shù)組實(shí)現(xiàn)的高分辨率、小型、低功率ADC),"IEEE電路和系統(tǒng)學(xué)報(bào)，42巻，904-912頁(yè)，1995年11月中被公開。當(dāng)運(yùn)算放大器的增益足夠高于不取決于電容量變化的線性特性時(shí)，調(diào)制器能夠通過(guò)進(jìn)行多次采樣來(lái)獲得與采樣的數(shù)量同樣高的精度。同樣，由于熱噪聲是隨機(jī)的，信噪比(S/N比)通過(guò)多次采樣的平均濾波效應(yīng)來(lái)改進(jìn)。由此，諸如采樣電容器以及用于驅(qū)動(dòng)采樣電容器的運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)元件的尺寸可以是小的。另外，由于擴(kuò)展的計(jì)數(shù)ADC不需要大規(guī)模的數(shù)字抽選過(guò)濾器，因此小規(guī)模的數(shù)字電路是足夠的。由于那些優(yōu)點(diǎn)，因此SA調(diào)制器適于小型化和中到高精度。15然而，事實(shí)上，不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換速度和響應(yīng)輸入頻率高的調(diào)制器。到目前為止已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的調(diào)制器僅能執(zhí)行每秒1M采樣或更少。原因如下所述。第一，不能同時(shí)執(zhí)行高精度和高速度。對(duì)于高精度，高S/N比是必需的，由此，降低作為噪聲的主要部分的熱噪聲是必需的。作為其對(duì)策，可以提出增加過(guò)采樣比和擴(kuò)大采樣電容器這兩種方式。然而，當(dāng)增加過(guò)采樣比時(shí)，轉(zhuǎn)換速度被降低。這是因?yàn)槎啻尾蓸邮潜匦璧?。多次釆樣在釆樣過(guò)程中同樣用作平均輸入信號(hào)的變化的過(guò)濾器。由此，輸入信號(hào)的高頻部分被衰減。為了處理高頻信號(hào)，必須減少采樣時(shí)間段。然而，這與增加采樣次數(shù)的數(shù)量相沖突。由此，高精度和高速度不能被同時(shí)執(zhí)行。另一方面，當(dāng)擴(kuò)大采樣電容器時(shí)，還必須增加用于驅(qū)動(dòng)采樣電容器的運(yùn)算放大器的驅(qū)動(dòng)性能。為了達(dá)到這點(diǎn)，必須增加結(jié)構(gòu)元件的尺寸，并且功率損耗變高。這與高速度和小芯片面積的需求相沖突。在打開/關(guān)閉電容器時(shí)的反沖噪聲也不能被忽略。第二個(gè)原因是對(duì)于高精度而言高增益運(yùn)算放大器是必需的?？墒?，這阻止了高速度和高精度被同時(shí)執(zhí)行。這是因?yàn)橐患?jí)SA調(diào)制器的運(yùn)算放大器有限增益的誤差與被增益除的輸出電壓成比例。該誤差被稱為"積分器泄露"，為了減小誤差，抑制輸出幅度以及增加運(yùn)算放大器的增益是必要的。為了獲得14到16位的精度，需要20，000到80,000或更高的增益。然而，如上所述，設(shè)計(jì)增益高并且輸出范圍寬的運(yùn)算放大器是困難的。特別是在電源電壓低并且使用精細(xì)CMOS處理的情況下，足夠的增益不能僅通過(guò)提供單級(jí)運(yùn)算放大器和增益增壓器來(lái)獲得。由此，提供額外的增益增壓器或兩級(jí)運(yùn)算放大器是必要的。無(wú)論如何，阻止芯片面積或功率損耗的增加是困難的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明用于解決上述傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換方法的問(wèn)題。即，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種同時(shí)執(zhí)行高精度和高速度并且成本低的新系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器以及進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的方法。為了達(dá)到上述目的，提供一種A/D轉(zhuǎn)換器，包括多個(gè)SA調(diào)制器，其彼此并聯(lián)連接，并且其每一個(gè)都具有采樣電容器、積分器和量化器；以及控制單元，其控制多個(gè)SA調(diào)制器；其中該控制單元包括并行過(guò)采樣控制單元，其使得i:A調(diào)制器中的每一個(gè)都通過(guò)采樣電容器來(lái)進(jìn)行模擬輸入信號(hào)的采樣，并且通過(guò)積分器和量化器來(lái)量化采樣結(jié)果；MSB計(jì)算單元，其將在各個(gè)SA調(diào)制器中的量化值相加以獲得MSB;余數(shù)加法單元，其在各個(gè)SA調(diào)制器中量化后將積分器的余數(shù)值相加；以及LSB計(jì)算單元，其將余數(shù)加法單元的加法結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)字值以獲得LSB。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種A/D轉(zhuǎn)換方法，其利用多個(gè)彼此并聯(lián)連接并且每一個(gè)都具有釆樣電容器、積分器和量化器的SA調(diào)制器，該方法包括并行過(guò)采樣過(guò)程，其使得SA調(diào)制器中的每一個(gè)通過(guò)采樣電容器來(lái)進(jìn)行模擬輸入信號(hào)的采樣并且通過(guò)積分器和量化器來(lái)量化采樣結(jié)果；MSB計(jì)算過(guò)程，其通過(guò)將各個(gè)SA調(diào)制器中的并行過(guò)釆樣過(guò)程中的量化值相加以獲得MSB;余數(shù)加法過(guò)程，其在并行過(guò)采樣過(guò)程之后將各個(gè)SA調(diào)制器中的積分器中的余數(shù)值相加；以及LSB計(jì)算過(guò)程，其數(shù)字地轉(zhuǎn)換余數(shù)加法過(guò)程的加法結(jié)果以獲得LSB。即在本發(fā)明中，模擬輸入信號(hào)的并行過(guò)采樣通過(guò)多個(gè)i:a調(diào)制器來(lái)進(jìn)行。然后，各個(gè)sa調(diào)制器中的量化值被加到一起以獲得msb。另外，量化后的積分器的余數(shù)值被加到一起，并且其結(jié)果經(jīng)歷數(shù)字轉(zhuǎn)換從而獲得lsb。如上所述獲得的msb和lsb的組合為模擬輸入信號(hào)的數(shù)字轉(zhuǎn)換值。并行過(guò)采樣和余數(shù)值的加法都為比例獨(dú)立運(yùn)算。由此，獲得了不被電容器的匹配誤差(比例精度)影響的精確值。同樣，由于輸入信號(hào)能夠被簡(jiǎn)單地處理，因此輸入側(cè)的寄生電容能夠被減小。由此，本發(fā)明可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，而不會(huì)降低2a調(diào)制器的線性度并且本發(fā)明適于具有高速度和高精度的算術(shù)運(yùn)算。根據(jù)本發(fā)明，提供了同時(shí)執(zhí)行高精度和高速度并且成本低的新系統(tǒng)的a/d轉(zhuǎn)換器及a/d轉(zhuǎn)換方法。當(dāng)連同附圖考慮時(shí)，通過(guò)參考下列詳細(xì)的描述，本發(fā)明的這些和其它目的以及多個(gè)伴隨的優(yōu)點(diǎn)將容易被意識(shí)到同時(shí)變得更好理解。本發(fā)明的這些和其它目的以及優(yōu)點(diǎn)將從參考附圖的下列詳細(xì)的描述中完全變得明顯，其中圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的a/d轉(zhuǎn)換器的電路圖2為示出了根據(jù)該實(shí)施例的a/d轉(zhuǎn)換器的運(yùn)算原理的方框圖3為示出了根據(jù)該實(shí)施例的a/d轉(zhuǎn)換器的運(yùn)算原理的方框圖4為示出了根據(jù)該實(shí)施例的a/d轉(zhuǎn)換器中的運(yùn)算周期的說(shuō)明圖5為示出了根據(jù)該實(shí)施例的a/d轉(zhuǎn)換器中的復(fù)位運(yùn)算的說(shuō)明圖；圖6為示出了根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中的釆樣運(yùn)算的說(shuō)明圖7為示出了根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中的釆樣運(yùn)算的說(shuō)明圖8為示出了根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中的余數(shù)的加法運(yùn)算的說(shuō)明圖9為示出了根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中的余數(shù)的加法運(yùn)算的說(shuō)明圖10為示出了根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中的余數(shù)的算術(shù)運(yùn)算的說(shuō)明圖11為示出了才艮據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中的算術(shù)運(yùn)算的說(shuō)明圖12為用于解釋才艮據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中的積分器的操作點(diǎn)的分散的曲線圖13為用于解釋積分器的操作點(diǎn)的不連續(xù)變化的曲線圖14為用于解釋積分器的操作點(diǎn)的不連續(xù)變化的曲線圖15為用于解釋積分器的操作點(diǎn)的不連續(xù)變化的曲線圖16為用于解釋積分器的操作點(diǎn)的變化的抑制效果的曲線圖17為用于解釋積分器的操作點(diǎn)的變化的弛豫(relaxation)的曲線圖18為用于解釋積分器的操作點(diǎn)的變化的弛豫的曲線圖19為示出了利用采樣電容器的兩個(gè)分部失配相消的說(shuō)明圖；圖20為示出了利用采樣電容器的兩個(gè)分部失配相消的說(shuō)明圖21為示出了利用采樣電容器的兩個(gè)分部失配相消的說(shuō)明圖22為示出了利用采樣電容器的兩個(gè)分部失配相消的說(shuō)明圖23為示出了積分值的直接采樣的說(shuō)明圖24為示出了積分值的保持采樣的說(shuō)明圖25為示出了積分值的保持采樣的說(shuō)明圖26為示出了其中采樣電容器在轉(zhuǎn)移之前經(jīng)受偏移的狀態(tài)的說(shuō)明圖27為示出了反向偏移和失配被采樣的狀態(tài)的說(shuō)明圖28為示出了一般的算術(shù)運(yùn)算中的轉(zhuǎn)移特性的曲線圖29為示出了一般的算術(shù)運(yùn)算中的失配誤差特性的曲線圖30為示出了其中在積分時(shí)進(jìn)行加法或減法的狀態(tài)的曲線圖31為示出了算術(shù)運(yùn)算中的兩個(gè)分開的采樣電容器的連接目的地的說(shuō)明圖32為示出了進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算中的采樣電容器的復(fù)位的說(shuō)明圖33為示出了其中積分電容器吸收的電荷被傳回到釆樣電容器的狀態(tài)的說(shuō)明圖34為示出了算術(shù)運(yùn)算中的乘2運(yùn)算的說(shuō)明圖35為示出了根據(jù)該實(shí)施例的算法運(yùn)算中的轉(zhuǎn)移特性的曲線圖；圖36為示出了根據(jù)該實(shí)施例的算法運(yùn)算中的失配誤差特性的曲線圖37為示出了根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)控制邏輯的方框圖38為解釋了圖37的方框圖中的開關(guān)控制的正時(shí)圖39為示出了在利用無(wú)延遲時(shí)鐘的情況下的開關(guān)控制邏輯的方框圖40為解釋了圖39的方框圖中的開關(guān)控制的正時(shí)圖；以及圖41為示出了利用根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器的傳感器值的校準(zhǔn)系統(tǒng)的方框圖。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將參考附圖給出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述。在圖1中示出根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器的電路圖。在電路圖中，以運(yùn)算放大器Ampl為中心的一組為第一SA調(diào)制器Ml,而以運(yùn)算放大器Amp2為中心的一組為第二SA調(diào)制器M2。在全微分型的情況下，該電路圖為了筒明性僅示出真實(shí)電路的一側(cè)。模擬輸入信號(hào)Vin輸入到那兩個(gè)i:A調(diào)制器。在那些SA調(diào)制器的每一個(gè)中，積分器由并聯(lián)布置的放大器和電容器(Ampl和Cfl，Amp2和Cf2)組成。圖1中在較低側(cè)的以比較器和鎖存器為中心的一組是運(yùn)算部分。將對(duì)SA調(diào)制器進(jìn)行更詳細(xì)的描述。在SA調(diào)制器Ml中，兩個(gè)電容器Csll和Csl2(以下稱為"釆樣電容器")并聯(lián)地設(shè)置在積分器(Ampl和Cfl)的上游。在該實(shí)例中，各個(gè)電容器的電容滿足下列表達(dá)式。表達(dá)式中的符號(hào)表示各個(gè)電容器的電容。Cfl=2x(Csll+Csl2)即，電容器Cfl(以下稱為"積分電容器")具有釆樣電容器Csll和Csl2的總電容的雙倍的電容。用于連接和斷開的開關(guān)S4設(shè)置在采樣電容器Csll、Csl2與積分器之間。用于將電勢(shì)設(shè)定為共模電平的開關(guān)S3連接到在輸入信號(hào)Vin的對(duì)側(cè)的采樣電容器Csll和Csl2。開關(guān)Sl設(shè)置在釆樣電容器Csll、Csl2與輸入信號(hào)終端Vin之間。同樣，將電壓電平設(shè)定為參考電壓Vref+、共模電平和參考電壓Vref-中的任一個(gè)的開關(guān)S2設(shè)置在采樣電容器Csll和Csl2的輸入信號(hào)Vin側(cè)。除以上開關(guān)外，開關(guān)S8到S10同樣設(shè)置在采樣電容器Csll和Csl2的輸入信號(hào)Vin側(cè)。開關(guān)S8和S9連接到積分器的輸出側(cè)。開關(guān)S10連接到SA調(diào)制器M2中的積分器的輸出側(cè)。用于連接和斷開的開關(guān)S5和S6設(shè)置在積分電容器Cfl的兩側(cè)。用于將電勢(shì)設(shè)定為共模電平的開關(guān)S7與開關(guān)S6—起進(jìn)一步布置在積分電容器cfi的一側(cè)。i:a調(diào)制器M2配置為與i:a調(diào)制器mi—起。那些開關(guān)都通過(guò)控制邏輯1來(lái)^喿作。圖1的電路中的電容器CL1、CL2和開關(guān)S21至S24被添加以用于頻率補(bǔ)償以及用于抑制熱噪聲。同樣，分別布置在那兩個(gè)開關(guān)S25、S26與運(yùn)算放大器Ampl、Amp2之間的開關(guān)S25、S26和輔助放大器被增加以用于偏移相消。然而，那些元件在根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中并不是必需的。比較器組、控制邏輯1和數(shù)字校正部分2設(shè)置在圖1中下半部的算術(shù)運(yùn)算部分中。比較器組的各個(gè)比較器Cmpl至Cmp5輸出關(guān)于運(yùn)算放大器Ampl和Amp2的輸出的H/L信號(hào)。連接在那些電容器的輸入側(cè)的電容器和開關(guān)被提供用于改變比較器的閾值。那些元件起SA調(diào)制器的部分的作用。同樣，那些元件還是圖2中示出的尼奎斯特速率A/D轉(zhuǎn)換器3的部分?？刂七壿?在各個(gè)比較器的輸出的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)算。同樣，控制邏輯1在以上運(yùn)算結(jié)果的基礎(chǔ)上控制SA調(diào)制器Ml和M2內(nèi)的各個(gè)開關(guān)。下面將對(duì)電路內(nèi)的其它細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。將參考圖2的方框圖進(jìn)行描述根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器的基本運(yùn)算原理。在根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中，輸入信號(hào)Vin被輸入到并聯(lián)的SA調(diào)制器Ml和M2。然后，來(lái)自SA調(diào)制器Ml和M2的數(shù)字輸出的總和變?yōu)镸SB。同樣，2A調(diào)制器M1和M2的余數(shù)即在采樣運(yùn)算后的積分值的總和被尼奎斯特速率A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。該數(shù)字值變?yōu)長(zhǎng)SB。然后，MSB和LSB通過(guò)數(shù)字校正部分2組合在一起以獲得最終數(shù)字值。如圖3示出，可以通過(guò)四個(gè)SA轉(zhuǎn)換器來(lái)配置A/D轉(zhuǎn)換器。在該情況下，在電路圖中提供了四個(gè)SA轉(zhuǎn)換器。在該實(shí)施例的下列描述中，i:A轉(zhuǎn)換器的數(shù)量為2，至今沒有具體的描述。在根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中，以上運(yùn)算通過(guò)重復(fù)通過(guò)圖1的電路的隨后的周期來(lái)實(shí)現(xiàn)。(1)復(fù)位首先在轉(zhuǎn)換中，2A轉(zhuǎn)換器M1和M2被復(fù)位。結(jié)果，前一個(gè)周期的記憶效應(yīng)纟皮擦除。23(2)并行過(guò)采樣通過(guò)轉(zhuǎn)換器Ml和M2來(lái)對(duì)輸入信號(hào)Vin多次采樣。通過(guò)比較器來(lái)量化釆樣值，而所述量化值是MSB的基礎(chǔ)。釆樣運(yùn)算是比例獨(dú)立的，其不被電容器的匹配誤差所影響。余數(shù)在算術(shù)運(yùn)算后分別留在i:A轉(zhuǎn)換器Ml和M2的積分器中。(3)余數(shù)的加法將留在各個(gè)積分器中的余數(shù)相加以獲得總余數(shù)。該算術(shù)運(yùn)算也是比例獨(dú)立的，其不被電容器的匹配誤差所影響。(4)LSB的確定算術(shù)運(yùn)算從總余數(shù)開始被重復(fù)從而來(lái)確定低位比特的數(shù)字值。算術(shù)運(yùn)算意味著將值乘以2，而將參考電壓值Vref根據(jù)電容器的輸出從所述值中減去。[基本運(yùn)算]在基本運(yùn)算中，上述周期的算術(shù)程序如圖4所示進(jìn)行。在該實(shí)例中，由圖4中的Vin指示的曲線表示模擬輸入信號(hào)Vin隨時(shí)間的變化。圖4中從時(shí)間t0到時(shí)間t4的16個(gè)時(shí)鐘為A/D轉(zhuǎn)換的一個(gè)周期。A/D轉(zhuǎn)換器在那些時(shí)鐘的第一個(gè)時(shí)鐘的過(guò)程中(時(shí)間t0到時(shí)間tl)被復(fù)位。然后，并^亍過(guò)采樣在A/v時(shí)間tl到時(shí)間t2的8個(gè)時(shí)鐘的過(guò)程中進(jìn)行。僅高于橫軸的數(shù)字"1"和"2"指示SA調(diào)制器M1和M2中的任一個(gè)的序號(hào)以采樣。數(shù)字'T，和"2"中的每一個(gè)設(shè)置在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)，并且那些數(shù)字^^皮交替地排列。即，在圖4的實(shí)例中，在交替正時(shí)時(shí)，采樣通過(guò)圖2中示出的具有兩個(gè)SA調(diào)制器的結(jié)構(gòu)實(shí)例來(lái)進(jìn)行。24在該實(shí)例中，i:A調(diào)制器Ml和M2分別交替地采樣8次。采樣的正時(shí)關(guān)系由于那兩個(gè)SA調(diào)制器可以是同時(shí)的而不是交替的。同樣，采樣次數(shù)的數(shù)量并不限定于8次。從而，余數(shù)在時(shí)間t2到時(shí)間t3的過(guò)程中(3.5個(gè)時(shí)鐘)相加。另外，算法運(yùn)算在時(shí)間t3到時(shí)間t4的過(guò)程中(3.5個(gè)時(shí)鐘)進(jìn)行。在該實(shí)例中，可以假設(shè)通過(guò)從時(shí)間t0到時(shí)間t4的全部16個(gè)時(shí)鐘過(guò)程中的運(yùn)算來(lái)獲得14位的數(shù)字值。另外，通過(guò)外加一個(gè)時(shí)鐘的17個(gè)時(shí)鐘的運(yùn)算可以獲得16位的輸出值。圖1中示出的電路中的各個(gè)部分的運(yùn)算將在上述周期的各個(gè)步驟中進(jìn)行描述。圖5示出了復(fù)位步驟的運(yùn)算。在復(fù)位運(yùn)算中，SA調(diào)制器M1和M2的釆樣電容器和積分電容器被放電。換句話說(shuō)，圖5示出了其中各個(gè)開關(guān)在SA調(diào)制器Ml中被設(shè)定為處于下列狀態(tài)的狀態(tài)。開關(guān)Sl斷開。開關(guān)S2到共模電平。開關(guān)S3至S5接通。開關(guān)S6斷開。開關(guān)S7接通。開關(guān)S8至S10斷開。換句話說(shuō)，當(dāng)開關(guān)S1和S6斷開時(shí)，SA調(diào)制器M1處于固有輸入和輸出被阻塞的狀態(tài)。然后，當(dāng)開關(guān)S2連接到共模電平時(shí)，開關(guān)S3至S5和S7接通，采樣電容器Csll、Csl2和積分電容器Cfl全部短路到輸出共模電平。結(jié)果，采樣電容器Csll、Csl2和積分電容器Cfl被放電。使得SA調(diào)制器M2處于相同狀態(tài)。隨后的并行過(guò)采樣運(yùn)算通過(guò)循環(huán)地轉(zhuǎn)換圖6中示出的狀態(tài)與圖7中示出的狀態(tài)來(lái)執(zhí)行。圖6中示出的狀態(tài)為其中輸入信號(hào)Vin被SA調(diào)制器Ml中的釆樣電容器吸收并且被吸收的電壓值在SA調(diào)制器M2中被積分的狀態(tài)。換句話說(shuō)，在那個(gè)狀態(tài)的SA調(diào)制器M1中，各個(gè)開關(guān)處于下列狀態(tài)。開關(guān)Sl接通。開關(guān)S2斷開。開關(guān)S34妻通。開關(guān)S4斷開。開關(guān)S5和S6接通。開關(guān)S7斷開。開關(guān)S8至S10斷開。結(jié)果，輸入信號(hào)Vin被采樣電容器Csll和Csl2吸收。另一方面，在那個(gè)狀態(tài)的SA調(diào)制器M2中，各個(gè)開關(guān)處于下列狀態(tài)。開關(guān)Sll斷開。開關(guān)S12在重復(fù)Vref+的開關(guān)。開關(guān)S13斷開。開關(guān)S14至S16接通。開關(guān)S17斷開。開關(guān)S18至S20斷開。結(jié)果，采樣電容器Cs21和Cs22吸收的電壓通過(guò)運(yùn)算放大器Amp2被放大，然后被輸出到算術(shù)運(yùn)算部分中的比較器。當(dāng)運(yùn)算放大器Amp2的輸出電壓Vo為正時(shí)，所述比較器輸出"高"。因此，當(dāng)比較器的輸出為"高"時(shí)，控制邏輯1進(jìn)行開關(guān)S12的開關(guān)操作。結(jié)果，穿過(guò)釆樣電容器Cs21和Cs22的電壓在開關(guān)S12的每次操作降低Vref+。這導(dǎo)致運(yùn)算放大器Amp2的輸出電壓Vo降低。當(dāng)電壓Vo變?yōu)樨?fù)時(shí)，比較器的輸出反轉(zhuǎn)為"低"。然后，控制邏輯1停止開關(guān)S12的開關(guān)操作?？刂七壿?在過(guò)采樣運(yùn)算過(guò)程中已經(jīng)計(jì)數(shù)了比較器的輸出的數(shù)量。該計(jì)數(shù)值為被采樣電容器Cs21和Cs22吸收的電壓的量化值并且為MSB的基礎(chǔ)。并且，那時(shí)運(yùn)算放大器Amp2的輸出電壓Vo作為余數(shù)留在積分電容器Cf2中。在圖7的狀態(tài)下，處于圖6的狀態(tài)的SA調(diào)制器Ml和M2的功能彼此替換。如參考圖4所述，在從時(shí)間tl到時(shí)間t2的8個(gè)時(shí)鐘的過(guò)程中，在圖6的狀態(tài)下的采樣和在圖7的狀態(tài)下的采樣分別交替地進(jìn)行8次。通過(guò)那些運(yùn)算的計(jì)數(shù)值的總和通過(guò)邏輯控制1來(lái)計(jì)算以提供MSB。同樣，在采樣已被完全完成后，留在積分電容器Cfl和CG中的電壓為各個(gè)最終余數(shù)。并行過(guò)采樣運(yùn)算為所謂的比例獨(dú)立運(yùn)算。這是因?yàn)榧?吏誤差存在于采樣電容器的電容中，在采樣時(shí)和積分時(shí)，誤差的影響也處于相反的方向。換句話說(shuō)，誤差的影響被消去。由此，獲得了不受電容器的匹配誤差(比例精度)影響的精確值。在并行過(guò)釆樣運(yùn)算之后，將余數(shù)相加。該過(guò)程在圖8中示出的狀態(tài)和圖9中示出的狀態(tài)下執(zhí)行。圖8的狀態(tài)為其中2A調(diào)制器M1的余數(shù)被轉(zhuǎn)移到SA調(diào)制器M2并且被吸收的步驟。圖9的狀態(tài)為在以上過(guò)程后進(jìn)行的加法過(guò)程。在圖8中示出的狀態(tài)的2A調(diào)制器M1中，各個(gè)開關(guān)處于下列狀態(tài)。開關(guān)Sl至S3斷開。開關(guān)S4和S5接通。開關(guān)S6斷開。開關(guān)S7至S9接通。開關(guān)S10斷開。在SA調(diào)制器M2中，各個(gè)開關(guān)處于下列狀態(tài)。開關(guān)Sll和S12斷開。開關(guān)S13接通。開關(guān)S14斷開。開關(guān)S15和S16接通。開關(guān)S17至S19斷開。開關(guān)S20接通。結(jié)果，積分電容器Cfl的余數(shù)電壓Resl通過(guò)采樣電容器Csll、Csl2和開關(guān)S8、S9表現(xiàn)為SA調(diào)制器M1的輸出電壓Vo。另外，通過(guò)開關(guān)S20，SA調(diào)制器M2的采樣電容器Cs21和Cs22采樣輸出電壓Vo。使用該配置，SA調(diào)制器Ml的余數(shù)被2A調(diào)制器M2吸收。在處于圖9中示出的隨后的狀態(tài)的i:A調(diào)制器M2中，各個(gè)開關(guān)處于下列狀態(tài)。開關(guān)Sll斷開。開關(guān)S12正在重復(fù)參考電壓的開關(guān)。開關(guān)S13斷開。開關(guān)S14至S16接通。開關(guān)S17斷開。開關(guān)S18至S20斷開。在SA調(diào)制器M1中，各個(gè)開關(guān)處于下列狀態(tài)。開關(guān)Sl斷開。開關(guān)S2正在重復(fù)參考電壓的開關(guān)。開關(guān)S3和S4接通。開關(guān)S5和S6斷開。開關(guān)S7接通。開關(guān)S8至S10斷開。在處于該狀態(tài)的SA調(diào)制器M2中，由通過(guò)積分電容器和采樣電容器(兩個(gè)電容器的總和)的電容比(Cs/Cf)多^各復(fù)用積分電容器Cf2的余數(shù)電壓Res2與采樣電容器Cs21和Cs22吸收的電壓Resl的總電壓(Res1十Res2)而產(chǎn)生的值表現(xiàn)為輸出電壓Vo。結(jié)果，進(jìn)行余數(shù)的加法。在I:A調(diào)制器M2相加余數(shù)的同時(shí)SA調(diào)制器Ml對(duì)失配采樣。余數(shù)的加法也是比例獨(dú)立運(yùn)算。由此，獲得了不受電容器的失配影響的精確值。不必說(shuō)SA調(diào)制器Ml和M2的功能可以通過(guò)圖8和9的描述來(lái)替換。隨后的步驟為算法運(yùn)算。算法運(yùn)算通過(guò)重復(fù)轉(zhuǎn)變圖10的狀態(tài)和圖11的狀態(tài)來(lái)執(zhí)行。圖10的狀態(tài)為其中那時(shí)的余數(shù)乘2、在電容器Csll和Csl2中被采樣并且與士l/4Vref進(jìn)行比較的狀態(tài)。換句話說(shuō)，在處于該狀態(tài)的電路M2中，各個(gè)開關(guān)處于下列狀態(tài)。開關(guān)Sll斷開。開關(guān)S12處于由關(guān)于Cs21的表1指示并且關(guān)于Cs22斷開的狀態(tài)。開關(guān)S13斷開。開關(guān)S14接通。開關(guān)S15至S18斷開。開關(guān)S19接通。開關(guān)S20斷開。開關(guān)S12關(guān)于采樣電容器Cs21的連接目的地如下通過(guò)例如運(yùn)算放大器Amp2的輸出電壓Vo來(lái)作出。表1Vo<-0.25Vref—Vref--0.25Vref<Vo<0.25Vref—共模電平0.25Vref<Vo—Vref+另一方面，在那個(gè)狀態(tài)的電路M1中，各個(gè)開關(guān)處于下列狀太心0開關(guān)SI和S2斷開。開關(guān)S3和S4接通。開關(guān)S5至S9斷開。開關(guān)SIO接通。結(jié)果，電路M2的余數(shù)乘2，在電容器Csll和Csl2中被采樣并且與土l/4Vref進(jìn)行比較。不考慮輸出電壓Vo,將處于圖10的狀態(tài)的電路M2的采樣電容器Cs22用作反饋電容器。在圖11的狀態(tài)下，處于圖IO的狀態(tài)的電路M1和M2的功能彼此替換。這樣，圖10的狀態(tài)和圖11的狀態(tài)通過(guò)給定次數(shù)交替地重復(fù)。換句話說(shuō)，進(jìn)行流水線過(guò)程。在該實(shí)例中，31將通過(guò)在處于各個(gè)階段中的比較器的比較結(jié)果設(shè)定為L(zhǎng)SB。LSB的數(shù)量為算法運(yùn)算的次數(shù)的各個(gè)數(shù)量。當(dāng)將上述A/D轉(zhuǎn)換器與另一種體系結(jié)構(gòu)進(jìn)4亍比較時(shí)，獲得了下列結(jié)果。首先，在該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中，運(yùn)算放大器的輸入簡(jiǎn)單。另一方面，在該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中，對(duì)于一個(gè)運(yùn)算放大器，三個(gè)輸入開關(guān)是足夠的(關(guān)于Ampl為開關(guān)S3至S5,而關(guān)于Amp2為開關(guān)S13至S15)。并且，開關(guān)加到運(yùn)算放大器的輸出側(cè)以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)布置(關(guān)于Ampl為開關(guān)S6和S7，而關(guān)于Amp2為開關(guān)S16和S17)。在輸入側(cè)的開關(guān)的數(shù)量被最小化。由此，運(yùn)算放大器的輸入終端的寄生電容被最小化。結(jié)果，開關(guān)的電荷注入的影響同樣被最小化。由于該事實(shí)，進(jìn)行加法運(yùn)算而不損害2A調(diào)制器的固有線性是可能的。由此，該結(jié)構(gòu)是適于高速和高精度運(yùn)算的。[積分器的操作點(diǎn)分散(1)]在該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中，進(jìn)一步地，積分器的操作點(diǎn)能夠被分散。這對(duì)積分泄露的相消是有益的。為此，在一個(gè)i:A調(diào)制器中，當(dāng)輸出值超過(guò)給定閾值時(shí)，積分器的輸出被轉(zhuǎn)變到反極性方向?？蛇x擇地，從開始到操作積分器，給予一個(gè)積分器初始值。結(jié)果，積分器的操作點(diǎn)被有意地在反極性方向發(fā)散以操作積分器。將參考圖12的曲線圖進(jìn)行描述該狀態(tài)。圖12的曲線圖示出了其中在SA調(diào)制器M1和M2中的積分輸出值Vod隨釆樣的進(jìn)行而變化的狀態(tài)?？v軸的單位由關(guān)于((Cs/CfTVref)的比值來(lái)指示。在圖12的實(shí)例中，將那些SA調(diào)制器M1和M2的初始值設(shè)定為彼此相等，并且當(dāng)積分輸出值Vod超過(guò)給定閾值時(shí)，僅有SA調(diào)制器M2被朝向反極性方向移位給定值。閾值在縱軸的值為O.l，而移位量在4黃軸的值為0.5。圖12中，積分輸出值Vod從釆樣開始在第二個(gè)時(shí)鐘達(dá)到閾值。由此，從第三個(gè)時(shí)鐘開始，僅有SA調(diào)制器M2的輸出值被朝向負(fù)方向移位。該移位能夠通過(guò)將開關(guān)S12的其中一個(gè)連接到電壓Vref+來(lái)實(shí)現(xiàn)。結(jié)果，在第三個(gè)時(shí)鐘和隨后的時(shí)鐘中，那些調(diào)制器的積分輸出值的極性彼此相反。隨著該運(yùn)算，積分泄露的影響被消去以減小誤差?？梢詮拈_始給予SA調(diào)制器M2-0.5的初始值。在該實(shí)例中，積分輸出值Vod超過(guò)閾值的事實(shí)能夠通過(guò)Cmp4來(lái)4企觀'J，Cmp4為圖1的右下方中的三個(gè)比較器的中心。比較器Cmp4可以被設(shè)定三個(gè)值為閾值。即，rO*Vref,其中1"0=0、+1/16、-1/16。可選擇地，具有預(yù)先作為閾值的那個(gè)值的比較器可以并聯(lián)布置。[積分器的操作點(diǎn)分散(2)]積分器的操作點(diǎn)的分散還能夠通過(guò)操作處于其中比較器的閾值電壓相對(duì)于那些SA調(diào)制器M1和M2彼此不同的狀態(tài)的積分器來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到這點(diǎn)，例如，比較器的閾值電壓可以在SA調(diào)制器M1和M2之間變化?？蛇x擇地，可以分別設(shè)置用于i:A調(diào)制器Ml的比較器和用于SA調(diào)制器M2的比較器。當(dāng)SA調(diào)制器M1和M2具有相同的閾值時(shí)，出現(xiàn)下列問(wèn)題。即，積分器的操作點(diǎn)以閾值點(diǎn)的邊界從正到負(fù)變化，或以不連續(xù)的方式從負(fù)到正變化。圖13和圖14指示了在閾值電壓為"0.5*(Cs/Cf)*Vref，的情況下的問(wèn)題。換句話說(shuō)，圖13示出了其中輸入電壓Vin略低于閾值電壓的情況，而圖14示出了電壓Vin略高于閾值電壓的情況。圖13的狀態(tài)在泄露中為負(fù)，而圖14的狀態(tài)在泄露中為正。當(dāng)電壓Vin接近于闊值電壓時(shí)，以上不連續(xù)的變化在操作點(diǎn)從圖13的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到圖14的狀態(tài)時(shí)或當(dāng)操作點(diǎn)從圖14的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到圖13的狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)。由此，積分泄露在正與負(fù)之間迅速地變化以產(chǎn)生較大的DNL(微分非線性誤差)。而且，非連續(xù)變化在SA調(diào)制器Ml和M2中同時(shí)產(chǎn)生。由此，全部的DNL為SA調(diào)制器Ml和M2中的每一個(gè)中的DNL的兩倍(圖15)。DNL導(dǎo)致A/D轉(zhuǎn)換的遺漏碼或失真并且使SNDR惡化，結(jié)果，DNL不是優(yōu)選的。反之，關(guān)于ZA調(diào)制器M1和M2的兩個(gè)閾值電壓都類似地從以上值一起移位是可能的。結(jié)果，刪除誤差中的不連續(xù)變化是可能的。然而，積分器的輸出電壓的范圍變大，并且輸出INL(積分非線性誤差)變大。在這種情況下，比較器的閾值電壓關(guān)于SA調(diào)制器Ml和M2在相反方向被有意地移位。隨著該測(cè)量，操作點(diǎn)被分開為兩個(gè)，如圖16所示。結(jié)果，在正與負(fù)之間的誤差變化被分散。然后，在各個(gè)i:a調(diào)制器Ml和M2中的誤差量大于在圖15的情況下的誤差量，但是全部的DNL小于在圖15的情況下的DNL。這是因?yàn)镾A調(diào)制器Ml和M2的積分器泄露極性相反并且在兩個(gè)閾值之間彼此相消。結(jié)果，如圖17和18所示，在圖17的狀態(tài)(電壓Vin略低于初始閾值電壓)與圖18的狀態(tài)(電壓Vin略高于初始閾值電壓)之間的差與圖13和圖14的情況相比減小。閾值電壓的偏移量應(yīng)該為參考電壓例如電源電壓的1/32或更多。圖17和圖18示出了其中閾值電壓的偏移量設(shè)定為士0.1V的實(shí)例。在該實(shí)例中，上述閾值的偏移量可以通過(guò)比較器的輸出來(lái)轉(zhuǎn)變。例如，當(dāng)比較器的輸出從0到1變化時(shí)，偏移量從+0.1V到-0.1V轉(zhuǎn)變。隨著該測(cè)量，不存在積分器的操作點(diǎn)在正與負(fù)之間突然變化的明顯的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。結(jié)果，由于以上述相同的方式發(fā)散積分器泄露的誤差，從而獲得了減小DNL的效果。發(fā)散積分器的操作點(diǎn)的效果如下放置在一起。首先，如上所述，運(yùn)算放大器的積分器泄露被偏移和減小。同樣，不考慮輸入電壓Vin，不存在在正與負(fù)之間的積分器泄露的不連續(xù)變化。結(jié)果，減小DNL。由此，由于運(yùn)算放大器的有限增益而產(chǎn)生的誤差能夠被抑制到約1/4或更少。結(jié)果，在與相同精度對(duì)比的情況下，運(yùn)算放大器的增益被減小與被抑制的誤差相同的量。例如，為了說(shuō)明在操作點(diǎn)沒被發(fā)散的情況下需要40,000的增益，所需的增益通過(guò)分散操作點(diǎn)而被抑制到約IO，OOO。由此，特高增益運(yùn)算放大器不是必要的，并且電路變得一樣簡(jiǎn)單。同樣，由于晶體管的通道長(zhǎng)度能夠被縮短，因此在芯片面積、精度和運(yùn)算速度方面是有利的。[將釆樣電容器分為兩個(gè)]從圖1中看很明顯，在i:A調(diào)制器Ml和M2中，采樣電容器Cs被分為兩個(gè)。換句話說(shuō)，2A調(diào)制器M1具有并聯(lián)布置的采樣電容器Csll和Csl2。i:A調(diào)制器M2同樣具有并聯(lián)布置的采樣電容器Cs21和Cs22。在以上描述中，釆樣電容器Cs被分為兩個(gè)，并不肯定用作并行過(guò)采樣操作。然而，該結(jié)構(gòu)使得通過(guò)由-Vref、-0.5*Vref、0、0.5*Vref和Vref組成的五種值來(lái)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算成為可能。然后，電容器的失配能夠被消去。更確切地，在參考圖6和圖7描述的上述釆樣操作中，處于積分側(cè)的調(diào)制器(圖6中的M2,圖7中的Ml)通過(guò)開關(guān)S2的操作被帶入圖19到圖22中示出的狀態(tài)以進(jìn)行操作。雖然SA調(diào)制器M1在圖19到圖22中進(jìn)行了描述，但是相同的描述也適用于2A調(diào)制器M2。圖6和圖7的描述適用于在圖19到圖22中沒有出現(xiàn)的部分中的開關(guān)。處于采樣側(cè)的SA調(diào)制器(圖6中的Ml，圖7中的M2)的連接狀態(tài)與圖6和圖7中描述的連接狀態(tài)相同。圖19示出了采樣電容器Csll和采樣電容器Csl2分別連接到Vref+和共模電平的狀態(tài)。該狀態(tài)為其中進(jìn)行-0.5n^ref的算術(shù)運(yùn)算的狀態(tài)。然而，由于確實(shí)存在電容器的失配，因此用下列值來(lái)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。-bll*Vref其中，Ml由下列表達(dá)式來(lái)表示。Ml=Csll/(Csll+Csl2)其中，Csll和Csl2分別為采樣電容器Csll和Csl2的電容。圖20示出了其中采樣電容器Csll和采樣電容器Csl2分別連接到共才莫電平和Vref-的狀態(tài)。該狀態(tài)為其中進(jìn)行0.5*Vref的算術(shù)運(yùn)算的狀態(tài)。然而，由于確實(shí)存在電容器的失配，因此用下列值來(lái)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。-M2*Vref其中，b12由下列表達(dá)式來(lái)表示。b12=Csl2/(Csll+Csl2)=1_bll圖21示出了其中釆樣電容器Csll和采樣電容器Csl2分別連接到共模電平和Vref+的狀態(tài)。該狀態(tài)為其中進(jìn)行-0.5n^ref的算術(shù)運(yùn)算的狀態(tài)。然而，由于確實(shí)存在電容器的失配，因此用-bl2n^ref來(lái)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。圖22示出了其中采樣電容器Csll和釆樣電容器Csl2分別連接到Vref-和共模電平的狀態(tài)。該狀態(tài)為其中進(jìn)行0.5n^ref的算術(shù)運(yùn)算的狀態(tài)。然而，由于確實(shí)存在電容器的失配，因此用bll*Vref來(lái)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。在該實(shí)例中，雖然bll和b12的值實(shí)質(zhì)上為0.5，但是由于電容器的失配，bll和M2實(shí)際上略偏離0.5。另外，在圖19的狀態(tài)下的算術(shù)值與在圖22的狀態(tài)下的算術(shù)值具有僅有正、負(fù)號(hào)不同的關(guān)系。這同樣適用于圖20的狀態(tài)與圖21的狀態(tài)。由此，在圖19的狀態(tài)下進(jìn)行-O^Vref的算術(shù)運(yùn)算之后，在圖22的狀態(tài)下進(jìn)行0.5*Vref的算術(shù)運(yùn)算，從而使得消去失配成為可能。同樣，在圖20的狀態(tài)下進(jìn)行0.5+Vref的算術(shù)運(yùn)算之后，在圖21的狀態(tài)下進(jìn)行-0.5n^ref的算術(shù)運(yùn)算，從而使得消去失配成為可能。采樣電容器被分為兩個(gè)，從而使得更精細(xì)地控制輸出電壓成為可能。換句話說(shuō)，輸出電壓能夠維持在較窄范圍內(nèi)。因此，可以在高增益被維持在線性范圍內(nèi)時(shí)使用放大器。同樣，積分器的操作點(diǎn)能夠被移位0.5*Vref的寬度。由此，極性變化變得容易，并且能夠減少積分器的泄露。因此，算術(shù)運(yùn)算中的精度高。此外，能夠在積分值被從積分電容器轉(zhuǎn)移到采樣電容器之前用0.5*Vref(bll*Vref或37M2*Vref)的寬度來(lái)進(jìn)行加法和減法。由此，在轉(zhuǎn)移時(shí)的輸出范圍能夠被抑制在士0.254Vref的范圍內(nèi)。另一方面，由于采樣電容器的兩個(gè)分部引起的匹配誤差能夠如上所述被消去。換句話說(shuō)，分開的釆樣電容器的失配通過(guò)士O，Vref算術(shù)運(yùn)算而兩兩相消。由此，即使重復(fù)士0.5n^ref算術(shù)運(yùn)算，誤差也沒被存儲(chǔ)。結(jié)果，實(shí)際上，提供了比例獨(dú)立的高精度多位i:A調(diào)制器。[積分值的加法(1)]作為使SA調(diào)制器Ml和M2的積分值(余數(shù))相加的方法，存在直接采樣。在直接采樣中，在SA調(diào)制器M1中，電荷被從積分電容器Cf傳回到采樣電容器Cs(在該實(shí)施例中被分為兩個(gè))一次。然后，電荷通過(guò)另一個(gè)SA調(diào)制器的采樣電容器來(lái)采樣。結(jié)果，在一個(gè)SA調(diào)制器的積分器中相加積分值。在圖4中，直接釆樣在時(shí)間t2與時(shí)間t3之間進(jìn)行。如圖23所示進(jìn)行直接采樣。圖23示出了其中SA調(diào)制器Ml的積分值被2A調(diào)制器M2采樣的狀態(tài)。在圖23中，采樣電容器Csll和Csl2共同地顯示為Csl。同樣地，釆樣電容器Cs21和Cs22共同地顯示為Cs2。處于圖23的狀態(tài)下的各個(gè)開關(guān)的狀態(tài)被如下表示SA調(diào)制器M1開關(guān)Sl至S3斷開。開關(guān)S4和S5接通。開關(guān)S6斷開。開關(guān)S7至S9接通。開關(guān)S10斷開。開關(guān)S21斷開。SA調(diào)制器M2開關(guān)Sll和S12斷開。開關(guān)S13接通。開關(guān)S14斷開。開關(guān)S18和S19斷開。開關(guān)S20接通。這樣，SA調(diào)制器M1中的積分電容器Cfl的積分值通過(guò)采樣電容器Cs1和開關(guān)S8、S9和S20被i:A調(diào)制器M2的采樣電容器Cs2采樣。結(jié)果，那些:EA調(diào)制器M1和M2的積分值被加在一起。這樣，積分值被傳回到已經(jīng)在采樣(并行過(guò)采樣)時(shí)進(jìn)行采樣一次的電容器Csl,從而防止電容器變化的影響。結(jié)果，能夠進(jìn)行比例獨(dú)立的高精度運(yùn)算。同樣，在該實(shí)例中，SA調(diào)制器M1的開關(guān)S21斷開，以使負(fù)載電容器CL1從電路中分離。由此，進(jìn)行加法過(guò)程而不受負(fù)載電容器CL1的電容的影響，從而導(dǎo)致了高速度。相反地，2A調(diào)制器M2的積分值能夠被i:a調(diào)制器Ml采樣。39[積分值的加法(2)]在SA調(diào)制器Ml和M2的積分值(余數(shù))的加法運(yùn)算中，能夠進(jìn)行保持。換句話說(shuō)，在積分電容器Cfl的積分值^皮傳回到采樣電容器Csl后，首先，積分電容器Cfl從電路中分離。隨著該操作，運(yùn)算放大器Ampl處于保持狀態(tài)。在該狀態(tài)下，SA調(diào)制器M2的采樣電容器Cs2連接到運(yùn)算放大器Ampl的輸出，以通過(guò)釆樣電容器Cs2來(lái)進(jìn)行采樣。圖24示出了其中積分電容器Cfl的積分值被傳回到采樣電容器Csl的狀態(tài)。圖25示出了其中運(yùn)算放大器Ampl被保持以通過(guò)采樣電容器Cs2來(lái)進(jìn)行釆樣的狀態(tài)。處于圖24的狀態(tài)的各個(gè)開關(guān)的狀態(tài)被如下表示。SA調(diào)制器M1開關(guān)S1至S3斷開。開關(guān)S4和S5接通。開關(guān)S6斷開。開關(guān)S7至S9接通。開關(guān)S10斷開。開關(guān)S21接通。2A調(diào)制器M2開關(guān)S20斷開。處于圖25的狀態(tài)的各個(gè)開關(guān)的狀態(tài)被如下表示。402A調(diào)制器M1開關(guān)Sl至S3斷開。開關(guān)S4接通。開關(guān)S5和S6斷開。開關(guān)S7至S9接通。開關(guān)S10斷開。開關(guān)S21接通。SA調(diào)制器M2開關(guān)Sll和S12斷開。開關(guān)S13接通。開關(guān)S14斷開。開關(guān)S18和S19斷開。開關(guān)S20接通。這樣，通過(guò)以保持采樣的加法運(yùn)算具有下列優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)積分電容器Cfl的積分值祐L傳回到采樣電容器Csl時(shí)(圖24)，SA調(diào)制器M2能夠從SA調(diào)制器M1中分離(開關(guān)S20斷開)。由此，在那個(gè)時(shí)間的過(guò)程中，SA調(diào)制器M2可以進(jìn)行另一個(gè)算術(shù)運(yùn)算。結(jié)果，以更高速度和以更高精度進(jìn)行處理是可能的。因?yàn)榱硪粋€(gè)算術(shù)運(yùn)算能夠通過(guò)SA調(diào)制器M2進(jìn)行，所以具有例如運(yùn)算放大器Amp2的輸出調(diào)節(jié)。帶有保持的釆樣具有與比直接采樣d、的加法運(yùn)算誤差。這是因?yàn)閷?duì)處于保持狀態(tài)(圖25)的釆樣電容器Cs2進(jìn)行采樣的誤差很小。由此，盡管處理的數(shù)量被一步增加，但是與直接采樣相比，總誤差相對(duì)較小。原因如下所述。首先，當(dāng)忽略閃爍噪聲時(shí)，運(yùn)算放大器的熱噪聲功率(其尺寸為V2)由下列表達(dá)式的Vor^來(lái)近似地給定。Von2=(k*T/CLeff)*(nf/F)其中，k是玻耳茲曼常數(shù)，T是絕對(duì)溫度，CLeff是運(yùn)算放大器的輸出側(cè)的有效負(fù)載電容，nf是運(yùn)算放大器的噪聲指數(shù)，而F是反饋系統(tǒng)的反饋因子。即，熱噪聲功率與反饋因子F成反比。當(dāng)積分電容器Cfl的積分值被傳回到采樣電容器Csl時(shí)，反饋因子F小(約1/4到1/3),因此熱噪聲功率Vor^大。由此，在直接采樣的情況下的誤差在以上影響之下出現(xiàn)。在帶有保持的釆樣的情況下，當(dāng)積分電容器Cfl的積分值被傳回到采樣電容器Csl時(shí)，SA調(diào)制器M2的釆樣電容器Cs2從電路中分離(圖24)。此后，當(dāng)積分電容器Cfl從電路中分離時(shí)，留在積分電容器Cfl中的電荷引起誤差。誤差量比運(yùn)算放大器的輸出噪聲大F倍。這是熱噪聲功率的F"倍。換句話說(shuō)，在該狀態(tài)下的熱噪聲功率由下列表達(dá)式中的V(Cf)n2來(lái)表示。V(Cf)n2=Von2*F2=(k*T/CLeff)*(nf/F)*F2=(k*T/CLeff)*nPF為了將V(Cf)i^轉(zhuǎn)換為參考輸入噪聲，將V(Cf)r^乘以(Cf/Cs)2。當(dāng)假設(shè)(Cf/Cs)是2，并且反饋因子F是1/3.5時(shí)，這比Von2大16/49(約0.33)倍。此后，如上所述，積分電容器Cfl從電路中分離進(jìn)入保持狀態(tài)。在保持狀態(tài)下的反饋因子F取決于寄生電容，約為1/2到1。因此，在該狀態(tài)下的熱噪聲功率Vonh匕在從積分電容器Cfl轉(zhuǎn)移到釆樣電容器Csl時(shí)的熱噪聲功率小。由此，在由采樣電容器Cs2采樣時(shí)的噪聲此外，在保持時(shí)的反饋因子F比在其它算術(shù)運(yùn)算步驟中的反饋因子高。由此，穩(wěn)定時(shí)間短(在有效負(fù)載電容CLeff相同的情況下)。因此，通過(guò)將額外的負(fù)載電容連接到運(yùn)算放大器的輸出側(cè)來(lái)增加有效負(fù)載電容CLeff是可能的。這使得進(jìn)一步降低噪聲成為可能。這是因?yàn)闊嵩肼暪β蔞oi^與有效負(fù)載電容CLeff成反比。這導(dǎo)致在圖25中開關(guān)S21接通。同樣地，即使在從積分電容器Cfl轉(zhuǎn)移到采樣電容器Csl時(shí)，通過(guò)連接額外的負(fù)載電容器來(lái)增加有效負(fù)載電容CLeff在降低噪聲和穩(wěn)定時(shí)間中是有效的。由此，在圖24中開關(guān)S21接通。[積分值的加法(3)]在以下解釋的兩級(jí)加法運(yùn)算中，算術(shù)運(yùn)算能夠被偏移，從而使得進(jìn)一步抑制誤差成為可能。換句話說(shuō)，在從積分電容器Cfl轉(zhuǎn)移到采樣電容器Csl之前，恒定值關(guān)于采樣電容器Csl相加或相減(偏移)。在該狀態(tài)下，通過(guò)采樣電容器Cs2來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)移和采樣，并且釆樣結(jié)果被加到SA調(diào)制器M2(第一加法)。此后，將在轉(zhuǎn)移之前的偏移的反極43性值通過(guò)釆樣電容器Cs2來(lái)采樣，然后加到調(diào)制器M2(第二加法)。這樣，偏移被消去以獲得最終相加值。結(jié)果，在開始轉(zhuǎn)移時(shí)，運(yùn)算放大器Ampl的輸出能夠落在從負(fù)偏移值的一半到正偏移值的一半的范圍內(nèi)。這樣，運(yùn)算放大器Ampl的輸出值隨轉(zhuǎn)移的變化能夠落在運(yùn)算放大器的特性在增益和線性方面較高的范圍內(nèi)。結(jié)果，誤差能夠被抑制。特別是在轉(zhuǎn)移時(shí)出現(xiàn)的誤差可能在整個(gè)誤差中占有優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榉答佉蜃覨在轉(zhuǎn)移時(shí)低，所以它的倒數(shù)支配了誤差的質(zhì)量。因此，在轉(zhuǎn)移時(shí)抑制誤差對(duì)抑制整個(gè)誤差是有效的。同樣，由于降低了對(duì)運(yùn)算放大器的增益和輸出電壓范圍的要求，因此能夠容易地進(jìn)行低成本、高速和高精度的設(shè)計(jì)。在該實(shí)例中，通過(guò)利用采樣電容器Csl被分為兩個(gè)的事實(shí)能夠?qū)?.5Vref用作偏移值。嚴(yán)格地講，如上所述，兩個(gè)分開的電容器是失配的但是能夠相消。更確切地，在于轉(zhuǎn)移之前的運(yùn)算放大器Ampl的輸出即在并行過(guò)采樣之后的余數(shù)值比0.25Vref大的情況下，可以進(jìn)行-0.5Vref的偏移。在在轉(zhuǎn)移之前的運(yùn)算》文大器Ampl的輸出比-0.25Vref小的情況下，可以進(jìn)行0.5Vref的偏移。結(jié)果，輸出范圍能夠被抑制在±0.25的范圍內(nèi)。換句話說(shuō)，在轉(zhuǎn)移之前的采樣電容器Csl被如圖26所示偏移。在該狀態(tài)的i:A調(diào)制器Ml中，各個(gè)開關(guān)處于下列狀態(tài)。開關(guān)Sl斷開。開關(guān)S2關(guān)于Csll連接到共模電平并且關(guān)于Csl2連接到Vref+。開關(guān)S3接通。開關(guān)S4斷開。開關(guān)S5和S6接通。開關(guān)S7斷開。開關(guān)S8至S10斷開。開關(guān)S21接通。開關(guān)S22斷開。此后，進(jìn)行參考圖24描述的轉(zhuǎn)移以及參考圖25描述的采樣。結(jié)果，在0.5Vref的偏移有效的狀態(tài)下進(jìn)行第一加法。此后，如圖27所示，反向偏移被釆樣。在SA調(diào)制器M1中，各個(gè)開關(guān)處于下列狀態(tài)。開關(guān)Sl斷開。開關(guān)S2關(guān)于Csll連接到共模電平并且關(guān)于Csl2連接到Vref-。開關(guān)S3和S4接通。開關(guān)S5和S6斷開。開關(guān)S7接通。開關(guān)S8至S10斷開。開關(guān)S21和S22接通。在圖26和圖27中，開關(guān)S2關(guān)于Csl2的連"J妻目的地可以尋皮交換。在圖26和圖27中，Csll和Csl2的功能同樣可以彼此替換。此后，如參考圖25所述，設(shè)定保持狀態(tài)，并且將反向偏移采樣到采樣電容器Cs2。這是第二加法。隨著該運(yùn)算，偏移被消去。同樣，釆樣電容器Csll和Csl2的失配也被消去。此外，在保持狀態(tài)下，反饋因子F高(約0.67到1)，并且生成的誤差相對(duì)較小。這樣，獲得了高精度的最終相加值。[流水線算法運(yùn)算(1)]圖4中的在時(shí)間t3到t4時(shí)的算法運(yùn)算(圖10和圖11)具有下列特征。即，其中采樣電容器已被分為兩個(gè)的SA調(diào)制器由實(shí)質(zhì)上對(duì)流水線算法A/D轉(zhuǎn)換器公用的電路元件(兩個(gè)分開的采樣電容器、運(yùn)算放大器和比較器)組成。由此，流水線算法A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程能夠僅通過(guò)開關(guān)的加法而不必增加新的電i各部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖1中，增加的開關(guān)為開關(guān)S10和S20。即，那兩個(gè)開關(guān)為將SA調(diào)制器的其中一個(gè)中的運(yùn)算放大器的輸出連接到另一個(gè)SA調(diào)制器的采樣電容器的開關(guān)。開關(guān)S10為用于將運(yùn)算放大器Amp2的輸出連接到采樣電容器Csll和Csl2的開關(guān)(在圖10中)。開關(guān)S20為將運(yùn)算放大器Ampl的輸出連接到采樣電容器Cs21和Cs22的開關(guān)(圖11中)。開關(guān)S10和S20的其中一個(gè)還用在余數(shù)加法過(guò)程中(圖8的實(shí)例中的S20)。因此，僅為算法運(yùn)算而增加的開關(guān)的數(shù)量實(shí)際上僅有一個(gè)。換句話說(shuō)，提供后運(yùn)算(算法運(yùn)算)的專用運(yùn)算放大器不是必要的。這是因?yàn)橛迷谇斑\(yùn)算(并行過(guò)采樣、余數(shù)的加法)中的運(yùn)算放大器能夠僅通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)而用在后運(yùn)算中。并且，流水線算法A/D轉(zhuǎn)換具有下列優(yōu)點(diǎn)。即，連接到運(yùn)算放大器的輸入節(jié)點(diǎn)的開關(guān)的數(shù)量被最小化。同樣，由于一個(gè)位的轉(zhuǎn)換能夠通過(guò)l/2時(shí)鐘來(lái)進(jìn)行，因此算法運(yùn)算適用于高速。[流水線算法運(yùn)算(2)]在根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器的算法運(yùn)算中，能夠進(jìn)一步進(jìn)行誤差的減小。為了解釋，將對(duì)出現(xiàn)在算法運(yùn)算中的誤差的概要進(jìn)行描述。在圖10和圖11中的算法運(yùn)算的描述中，在乘2運(yùn)算側(cè)的兩個(gè)分開的采樣電容器的連接作為一般實(shí)例參考表l(見)進(jìn)行了描述。在兩個(gè)分開的釆樣電容器被這樣操作的情況下的轉(zhuǎn)移特性在圖28的曲線圖中被示出。曲線圖中的橫軸表示輸入電壓Vin?？v軸表示在算術(shù)運(yùn)算后的輸出Vres。橫軸和縱軸都表示被參考電壓Vref標(biāo)準(zhǔn)化的值。如表1所示，由于采樣電容器Cs21的連接目的地在輸入電壓Vin的±0.25Vref被轉(zhuǎn)變，因此那里的Vres被不連續(xù)地改變。當(dāng)兩個(gè)分開的采樣電容器Cs21和Cs22在電容上完全彼此相同時(shí)，轉(zhuǎn)移特性由虛線來(lái)指示。然而，事實(shí)上，由于存在失配，因此獲得了由實(shí)線指示的轉(zhuǎn)移特性。圖28中的實(shí)線指示了在Cs21<Cs22的情況下的實(shí)例。在該實(shí)例中，在圖28中的實(shí)線與虛線之間存在差別，這指示存在某些誤差。特別是當(dāng)算術(shù)運(yùn)算之前的輸入Vin即開關(guān)點(diǎn)為土0.25Vref時(shí)，其差別最明顯。此外，在該情況下，在實(shí)線與虛線之間，曲線圖的步驟的寬度是不同的。這是由電容器的失配而導(dǎo)致的。圖28中示出的兩個(gè)箭頭Verror指示了在那種情況下實(shí)線與虛線之間的差別。圖29中示出了Verror(=實(shí)線-虛線)關(guān)于前運(yùn)算輸出Vo的曲線圖。橫軸和縱軸的刻度與圖28中的那些相同。從圖29中可發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入Vin為±0.25Vref時(shí)，不僅Verror是峰值而且峰值的左右兩邊是不連續(xù)的。不連續(xù)基本上是由電容器的失配而導(dǎo)致的。在開關(guān)的狀態(tài)變化時(shí)，DNL出現(xiàn)。另一方面，已經(jīng)公知了一種稱為"CFCS(整流反饋電容開關(guān))"的方式，其中Cs21和Cs22的功能根據(jù)輸入Vin而轉(zhuǎn)變。在該方式中，當(dāng)開關(guān)點(diǎn)為0或士0.5Vref時(shí)，在那里幾乎沒有DNL產(chǎn)生。但是當(dāng)開關(guān)點(diǎn)為士0.25Vref時(shí)，產(chǎn)生了一定量的DNL。流水線算法運(yùn)算造成了將±0.25Vref頻繁地用作開關(guān)點(diǎn)這個(gè)問(wèn)題。反之，在根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中，算法運(yùn)算的第一次乘2運(yùn)算能夠在下列程序中進(jìn)行。(1)余數(shù)的釆樣；(2)積分、加法和減法；(3)采樣積分器的復(fù)位；(4)傳回到采樣電容器；以及(5)乘2運(yùn)算在它們之間，(1)和(2)為屬于在進(jìn)行算法運(yùn)算之前的"余數(shù)的加法"的過(guò)程。可以如圖8所示進(jìn)行(1)的采樣。(2)的積分等通過(guò)將SA調(diào)制器M2帶到圖30中所示的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行。由于開關(guān)S12的運(yùn)算，處于該狀態(tài)的調(diào)制器M2的兩個(gè)分開的采樣電容器Cs21和Cs22根據(jù)輸入Vin連接到圖31中的(A)示出的連接目的地。換句話說(shuō)，釆樣電容器Cs21在Vin〈0.25Vref時(shí)連接到共模電平，而在0.25Vref<Vin時(shí)連接到Vref+。采樣電容器Cs22在Vin<-0.25Vref時(shí)連接到Vref-，而在-0.25Vref<Vin時(shí)連接到共模電平。結(jié)果，除輸入Vin落在±0.25Vref的范圍內(nèi)之外，參考電壓Vref的加法或減法都在兩個(gè)分開的采樣電容器的其中一個(gè)中進(jìn)行，與積分并行(電荷從采樣電容器Cs2被積分電容器CG吸收)。然后，在進(jìn)行圖32所示的復(fù)位(3)后，電荷從積分電容器Cf2被傳回到采樣電容器Cs2,如圖33所示。這是(4)的運(yùn)算。然后，由于反饋進(jìn)行乘2運(yùn)算(5)，如圖34所示。在該情況下，SA調(diào)制器M2中的兩個(gè)分開的采樣電容器Cs21和Cs22的連接根據(jù)輸入Vin通過(guò)開關(guān)S12、S18和S19的操作如圖31的(B)所示的來(lái)進(jìn)行。換句話說(shuō)，當(dāng)Vin<陽(yáng)0.5Vref以及0<Vin<0.5Vref時(shí)，采樣電容器Cs21通過(guò)開關(guān)S18用于反饋，而采樣電容器Cs22通過(guò)開關(guān)S12連接到共模電平。當(dāng)-0.5Vref<Vin<0以及0.5Vref<Vin時(shí)，相反地，采樣電容器Cs22通過(guò)開關(guān)S19用于反饋，而采樣電容器Cs21通過(guò)開關(guān)S12連接到共模電平。結(jié)果，當(dāng)-0.5Vref<Vin<-0.25Vref以及0.25Vref<Vin<0.5Vref時(shí)，發(fā)現(xiàn)在積分時(shí)將用于加法或減法的采樣電容器在乘2運(yùn)算時(shí)用作反饋積分器。在圖31中，那些正時(shí)由斜線和縱向箭頭來(lái)表示。這可以通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在該系統(tǒng)中在余數(shù)被釆樣在上述(1)處的電荷被存儲(chǔ)在另一個(gè)電容器(Cf2)中一次，電荷被傳回到采樣電容器。同樣，兩個(gè)分開的釆樣電容器Cs21和Cs22的功能取決于輸入Vin的正和負(fù)彼此替換。在該描述中，加法和減法在積分時(shí)進(jìn)行。然而，加法和減法的正時(shí)并不限定于該實(shí)例?？梢赃M(jìn)行加法和減法直到電荷被傳回，如圖33所示。結(jié)果，獲得了下列效果。首先，如果放大器增益足夠高，則DNL能夠被設(shè)定為幾乎為零。這將利用轉(zhuǎn)移特性進(jìn)行描述。圖35示出了在通過(guò)圖30中示出的過(guò)程和隨后的圖進(jìn)行算法運(yùn)算的情況下的轉(zhuǎn)移特性。曲線圖中的橫軸和縱軸的刻度與圖28中的那些刻度相同。實(shí)線和虛線的含義與圖28中的那些也相同。如圖36的曲線圖中所示，沒有DNL出現(xiàn)。這是因?yàn)楫?dāng)輸入Vin在-0.5Vref到-0.25Vref和0.25Vref到0.5Vref的范圍內(nèi)時(shí)，將進(jìn)行加法和減法的同一個(gè)電容器用作反饋電容器。同樣，在輸入Vin在士0.5Vref外的情況下，兩個(gè)分開的釆樣電容器Cs21和Cs22的功能取決于它們的正和負(fù)而彼此替換。結(jié)果，整個(gè)INL同樣被抑制。以該運(yùn)算，同樣改善了為A/D轉(zhuǎn)換器的失真特性的SDR和SNDR。順便提及，對(duì)于士0.5Vref的判定無(wú)需專用的比較器。這是因?yàn)椤?.5Vref能夠通過(guò)比較器來(lái)判定，在電荷從積分電容器CG被傳回到釆樣電容器Cs21和Cs22后，所述比較器的偏移為零(圖33)。同樣，用于消去其它失配的采樣可以在復(fù)位時(shí)進(jìn)行，如圖32所示。至于另一個(gè)效果，為整個(gè)運(yùn)算的速度被增加。在算術(shù)運(yùn)算中，由于加法和減法在乘2運(yùn)算之前進(jìn)行，在乘2運(yùn)算時(shí)的輸出變化量小。由此，回轉(zhuǎn)時(shí)間被縮短。在算法運(yùn)算中第一次乘2運(yùn)算的穩(wěn)定精度為整個(gè)算術(shù)運(yùn)算的速度的控制因子。因此，在根據(jù)該實(shí)施例的算術(shù)方式中，算術(shù)運(yùn)算快。50[開關(guān)控制邏輯(1)]在根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器中，通過(guò)一對(duì)鎖存器和一個(gè)與門的非重疊時(shí)鐘信號(hào)用在開關(guān)控制中。非重疊意味著在某個(gè)時(shí)鐘一個(gè)開關(guān)從接通轉(zhuǎn)換到斷開而另一個(gè)開關(guān)從斷開轉(zhuǎn)換到接通時(shí)，那兩個(gè)開關(guān)不同時(shí)接通。如果存在其中那兩個(gè)開關(guān)都接通的瞬間，則可能出現(xiàn)無(wú)意的信號(hào)通路。這導(dǎo)致了故障并且不是優(yōu)選的。同樣，當(dāng)一個(gè)開關(guān)在連續(xù)兩個(gè)時(shí)鐘之上持續(xù)接通時(shí)，開關(guān)應(yīng)該連續(xù)接通而不暫時(shí)關(guān)閉。在該情況下，如果存在暫時(shí)的斷開瞬間，則可能出現(xiàn)不是優(yōu)選的開關(guān)電荷注入誤差。以上運(yùn)算將參考圖37中示出的方框圖和圖38中示出的正時(shí)圖進(jìn)行描述。在方框圖中，排列有計(jì)數(shù)器IOI、選擇邏輯102、第一鎖存器103、第二鎖存器104和與門105。計(jì)數(shù)器101接收復(fù)位信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)CK(或延遲時(shí)鐘信號(hào)CKd)。計(jì)數(shù)器101基于那些信號(hào)計(jì)算在圖4中示出的一個(gè)周期內(nèi)的16個(gè)時(shí)鐘的過(guò)程中的總數(shù)。選擇邏輯102到與門105在圖37中作為一套裝置示出。然而，事實(shí)上，該裝置為SA調(diào)制器M1和M2中的開關(guān)中的每一個(gè)而存在。另外，對(duì)于處于不同狀態(tài)的開關(guān)S2和S12,存在實(shí)現(xiàn)所述狀態(tài)所需的若干裝置。選擇邏輯102是為相應(yīng)的開關(guān)輸出選擇信號(hào)的邏輯電路。選擇信號(hào)在圖38中相應(yīng)的開關(guān)應(yīng)該接通的時(shí)鐘序號(hào)中為高，而在圖38中相應(yīng)的開關(guān)應(yīng)該斷開的時(shí)鐘序號(hào)中為低。邏輯模式被預(yù)先設(shè)定以使以上信號(hào)根據(jù)計(jì)數(shù)器101的計(jì)數(shù)值而被輸出。第一鎖存器103和第二鎖存器104都是正鎖存器。即，輸入終端D的信號(hào)被允許在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿處經(jīng)過(guò)輸出終端Q。在其它情況下，輸出終端Q的狀態(tài)沒有變化。第一鎖存器103在輸入終端D處接收選擇信號(hào)。同樣，第一鎖存器103接收時(shí)鐘信號(hào)CK。第二鎖存器104在輸入終端D處接收第一鎖存器103的輸出信號(hào)Al。同樣，第二鎖存器104接收延遲時(shí)鐘信號(hào)CKd。與門105輸出第一鎖存器103的輸出信號(hào)Al以及第二鎖存器104的輸出信號(hào)A2的邏輯與。這是相應(yīng)的開關(guān)的操作信號(hào)SWA。相應(yīng)的開關(guān)在操作信號(hào)SWA高時(shí)接通，而在操作信號(hào)SWA低時(shí)斷開。圖38為相應(yīng)的開關(guān)在時(shí)鐘1時(shí)接通、在時(shí)鐘2時(shí)斷開、在時(shí)鐘3和4時(shí)接通以及在時(shí)鐘5和6時(shí)斷開的情況下的正時(shí)圖。在該情況下，選#^言號(hào)隨復(fù)位信號(hào)的上升而變高，隨時(shí)鐘信號(hào)CK1的下降而變低，隨時(shí)鐘信號(hào)CK2的下降而變高，并且隨時(shí)鐘CK4的下降而變低。在計(jì)數(shù)器101在接收延遲時(shí)鐘信號(hào)CKd時(shí)操作的情況下，改變選擇信號(hào)的正時(shí)位于除復(fù)位時(shí)間之外的延遲時(shí)鐘信號(hào)CKd的下降時(shí)間處。結(jié)果，第一鎖存器103的輸出信號(hào)Al在時(shí)鐘CK1上升時(shí)變高(此時(shí)選擇信號(hào)為高)，在時(shí)鐘CK2上升時(shí)變低(此時(shí)選擇信號(hào)為低)，在時(shí)鐘CK3上升時(shí)變高(此時(shí)選擇信號(hào)為高)，并且在時(shí)鐘CK5上升時(shí)變低(此時(shí)選擇信號(hào)為低)。然后，第二鎖存器104的輸出信號(hào)A2在延遲時(shí)鐘CKdl上升時(shí)變高(此時(shí)輸出信號(hào)Al為高)，在延遲時(shí)鐘CKd2上升時(shí)變低(此52時(shí)輸出信號(hào)Al為低)，在延遲時(shí)鐘CKd3上升時(shí)變高(此時(shí)輸出信號(hào)Al為高)，并且在延遲時(shí)鐘CKd5上升時(shí)變低(此時(shí)輸出信號(hào)Al為低)。結(jié)果，與門105的輸出信號(hào)即開關(guān)的操作信號(hào)SWA在延遲時(shí)鐘CKdl上升時(shí)變高，在時(shí)鐘CK2上升時(shí)變低，在延遲時(shí)鐘CKd3上升時(shí)變高，并且在時(shí)鐘CK5上升時(shí)變低。即，操作信號(hào)SWA取決于在上升時(shí)的延遲時(shí)鐘CKd的上升時(shí)間而變高，并且取決于在下降時(shí)的時(shí)鐘CK的上升時(shí)間而下降。該操作在全部開關(guān)中完成。由此，當(dāng)從一個(gè)開關(guān)接通而另一個(gè)開關(guān)斷開，開關(guān)都斷開時(shí)，存在一個(gè)時(shí)間段。那個(gè)時(shí)間段的長(zhǎng)度等于延遲時(shí)鐘CKd的延遲量。結(jié)果，防止了當(dāng)那兩個(gè)開關(guān)都接通時(shí)導(dǎo)致的故障。同樣，當(dāng)接通狀態(tài)持續(xù)兩個(gè)時(shí)鐘時(shí)(從時(shí)鐘3到時(shí)鐘4),不會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)斷開狀態(tài)。結(jié)果，也防止開關(guān)電荷注入誤差。在以上布置中，選擇信號(hào)可以代替輸出信號(hào)Al輸入到第二鎖存器104的輸入終端D。同樣，與門105可以取決于各個(gè)部分的邏輯的方向(正邏輯或負(fù)邏輯)而被與非門、或門以及或非門中任一個(gè)所適當(dāng)?shù)靥鎿Q。[開關(guān)控制邏輯(2)]在根據(jù)該實(shí)施例的開關(guān)控制中，可以使用無(wú)延遲時(shí)鐘信號(hào)CKd的配置。在那種情況下的方框圖在圖39中示出，而在那種情況下的正時(shí)圖在圖40中示出。在方框結(jié)構(gòu)的情況下，延遲時(shí)鐘信號(hào)CKd用內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKA和CKB來(lái)替換。內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKA為時(shí)鐘信號(hào)CK與通過(guò)允許時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)延遲邏輯的信號(hào)的異或。內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKB為53由延遲內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKA而產(chǎn)生的信號(hào)。內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKB相對(duì)于內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKA的延遲量比內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKA的脈沖寬度小。在圖39中示出的方框結(jié)構(gòu)中，下列情況與圖37不同。首先，在計(jì)數(shù)器101中使用的時(shí)鐘為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKB。并且，作為正鎖存器的第二鎖存器104用作為負(fù)鎖存器的第二鎖存器106來(lái)替換。換句話說(shuō)，第二鎖存器106允許輸入終端D的信號(hào)在時(shí)鐘信號(hào)的下降沿處通到輸出終端Q。在其它情況下，輸出終端Q的狀態(tài)沒有變化。同樣，第一鎖存器103和第二鎖存器106都接收相同的內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKA(或CKB)。然后，與門105被與非門107替換。另外，反相器108設(shè)置在與非門107的iir出處。與圖38中相同，圖40為在相應(yīng)的開關(guān)在時(shí)鐘1時(shí)接通、在時(shí)鐘2時(shí)斷開、在時(shí)鐘3和4時(shí)接通，以及在時(shí)鐘5和6時(shí)斷開的情況下的正時(shí)圖。在該情況下，時(shí)鐘為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKA(或CKB)。在該情況下，選擇信號(hào)隨復(fù)位信號(hào)的上升而變高，在內(nèi)部時(shí)鐘CKB1下降時(shí)變低，在內(nèi)部時(shí)鐘CKB2下降時(shí)變高，并且在內(nèi)部時(shí)鐘CKB4下降時(shí)變低。結(jié)果，第一鎖存器103的輸出信號(hào)Al在內(nèi)部時(shí)鐘CKA1上升時(shí)變高(此時(shí)選擇信號(hào)為高)，在內(nèi)部時(shí)鐘CKA2上升時(shí)變低(此時(shí)選擇信號(hào)為低)，在內(nèi)部時(shí)鐘CKA3上升時(shí)變高(此時(shí)選擇信號(hào)為高),并且在內(nèi)部時(shí)鐘CKA5上升時(shí)變低(此時(shí)選擇信號(hào)為低)。然后，第二鎖存器106的輸出信號(hào)A2在內(nèi)部時(shí)鐘CKA1下降時(shí)變高(此時(shí)選拷:信號(hào)Al為高)，在內(nèi)部時(shí)鐘CKA2下降時(shí)變低(此時(shí)輸出信號(hào)A1為低)，在內(nèi)部時(shí)鐘CKA3下降時(shí)變高(此時(shí)輸出信號(hào)Al為高)，并且在內(nèi)部時(shí)鐘CKA5下降時(shí)變低(此時(shí)輸出信號(hào)Al為低)。結(jié)果，反相器108的輸出信號(hào)即開關(guān)的操作信號(hào)SWA在內(nèi)部時(shí)鐘CKA1下降時(shí)變高，在內(nèi)部時(shí)鐘CKA2上升時(shí)變低，在內(nèi)部時(shí)鐘CKA3下降時(shí)變高，并且在內(nèi)部時(shí)鐘CKA5上升時(shí)變低。如此，與由于都接通的那兩個(gè)開關(guān)以及暫時(shí)斷開狀態(tài)消除故障的圖38的情況相同，開關(guān)控制在沒有延遲時(shí)鐘CKd的情況下被實(shí)現(xiàn)。在以上結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)谝绘i存器103和第二鎖存器106依賴于內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CKB時(shí)，那些鎖存器可以輸出略延遲于操作信號(hào)SWA的操作信號(hào)SWB。圖40中的Al和A2欄處的點(diǎn)線表示在那種情況下第一鎖存器103和第二鎖存器106的輸出信號(hào)Bl和B2。[應(yīng)用]根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器能夠通過(guò)裝配在信號(hào)處理IC中來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖41所示。圖41中的"ADC"為根據(jù)該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器。圖41示出了一種傳感器的校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括具有該實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)處理IC以及微型計(jì)算機(jī)。將來(lái)自IC的內(nèi)部和外部的大量的傳感器的模擬信號(hào)選擇性地輸入該實(shí)施例的ADC,數(shù)字地轉(zhuǎn)換該輸入，然后將數(shù)字值傳送到微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字值執(zhí)行各種修整操作，并且控制來(lái)自被修整的數(shù)字值的各種制動(dòng)器。例如，在使用用于汽車的A/D轉(zhuǎn)換器的情況下，在關(guān)于傳感器特性(零點(diǎn)、靈敏度、那些溫度特性、電源電壓特性等)修整后需要約10到12位的精度。另一方面，傳感器特性本身存在變化。為了在數(shù)字運(yùn)算中關(guān)于傳感器特性修整，12到14位的精度對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換器是必需的。在傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器中，很難既實(shí)現(xiàn)以上的高精度又實(shí)現(xiàn)多個(gè)輸入。在圖41的結(jié)構(gòu)中，多個(gè)模擬信號(hào)能夠由A/D轉(zhuǎn)換器通過(guò)轉(zhuǎn)換輸入開關(guān)來(lái)處理。同樣，大規(guī)模的數(shù)字抽選過(guò)濾器不是必需的，并且通過(guò)微型計(jì)算機(jī)的后數(shù)字處理能夠被放寬。由此，高性能微型計(jì)算機(jī)不是必需的。為了說(shuō)明和描述的目的，呈現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的上述描述。所述描述并不是詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限定到公開的精確形式，并且考慮到以上的教導(dǎo)，改進(jìn)和變化是可能的或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中獲得。為了解釋本發(fā)明的原理和其實(shí)際的應(yīng)用而選擇和描述本實(shí)施例，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在各種實(shí)施例中利用本發(fā)明并且伴隨可預(yù)期的適合于特殊使用的各種改進(jìn)。意圖是本發(fā)明的范圍由其所附的權(quán)利要求以及它們的等價(jià)物來(lái)限定。在本發(fā)明中，希望通過(guò)LSB的計(jì)算尼奎斯特速率A/D轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。同樣，希望多個(gè)SA調(diào)制器的至少一個(gè)輸出電壓與給定電壓進(jìn)行比較，并且SA調(diào)制器中的積分器的操作點(diǎn)根據(jù)比較結(jié)果而移位。在該情況下，希望通過(guò)移位來(lái)反轉(zhuǎn)操作點(diǎn)的極性。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，多個(gè)SA調(diào)制器中的量化的閾值在預(yù)定值的范圍分散或更多的朝以參考值為中心的正或負(fù)分散。優(yōu)選地，閾值分散范圍的預(yù)定值為參考電壓例如電源電壓的1/32或更多。進(jìn)一步優(yōu)選地，SA調(diào)制器中的每一個(gè)中的采樣電容器至少被分為兩個(gè)，并且A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括失配相消單元，其在并行過(guò)釆樣過(guò)程尤其是余數(shù)加法過(guò)程中利用采樣電容器的正/負(fù)總電容、釆樣電容器的正/負(fù)分電容以及零這五個(gè)值中的至少一個(gè)，通過(guò)算術(shù)運(yùn)算來(lái)進(jìn)行失配相消。同樣，在本發(fā)明中，希望在余數(shù)值的加法過(guò)程中進(jìn)行將第一sa調(diào)制器中的積分器的余數(shù)值傳回到第一s:a調(diào)制器中的釆樣電容器，以及將被傳回到第一i:a調(diào)制器中的采樣電容器的余數(shù)值轉(zhuǎn)移采樣到第二SA調(diào)制器中的釆樣電容器。另外，希望在SA調(diào)制器中的每一個(gè)中的積分器由積分電容器和放大器組成，并且在第一i:a調(diào)制器中的采樣電容器和積分電容器被分離的狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)移采樣。在該情況下，更優(yōu)選地，余數(shù)加法單元包括第一偏移加法器，其在傳回之前對(duì)第一SA調(diào)制器的采樣電容器進(jìn)行預(yù)定值的加法或減法；以及第二偏移加法器，其在傳回之后轉(zhuǎn)移釆樣之前對(duì)第一SA調(diào)制器的采樣電容器進(jìn)行與第一偏移加法器的極性相反的預(yù)定值的加法或減法。進(jìn)一步優(yōu)選地，i:A調(diào)制器的采樣電容器至少被分為兩個(gè)，并且第一和第二偏移加法器執(zhí)行對(duì)分開的采樣電容器的一部分的參考電壓的加法或減法。此外，優(yōu)選地，A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括第一開關(guān)，其設(shè)置在第一S△調(diào)制器的積分器的輸出側(cè)與第二SA調(diào)制器的采樣電容器的輸入側(cè)之間的連接通路中；以及第二開關(guān)，其設(shè)置在第二SA調(diào)制器的積分器的輸出側(cè)與第一SA調(diào)制器的采樣電容器的輸入側(cè)之間的連接通路中，其中SA調(diào)制器中的每一個(gè)中的釆樣電容器至少被分開為兩個(gè)，并且其中LSB計(jì)算單元通過(guò)重復(fù)下面描述的第一步驟和第二步驟來(lái)獲得LSB,第一步驟為通過(guò)利用第一i:A調(diào)制器的分開的采樣電容器來(lái)對(duì)余數(shù)值乘2運(yùn)算，并且通過(guò)第一開關(guān)，用第二SA調(diào)制器的采樣電容器來(lái)采樣被加倍的余數(shù)值，第二步驟為通過(guò)利用第二SA調(diào)制器的分開的釆樣電容器來(lái)對(duì)余數(shù)值進(jìn)行乘2運(yùn)算，并且通過(guò)第二開關(guān)，用第一SA調(diào)制器的采樣電容器來(lái)采樣被加倍的余數(shù)值。在該情況下，優(yōu)選地，A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括電壓檢測(cè)器，其檢測(cè)多個(gè)2A調(diào)制器的至少一個(gè)輸出電壓，其中LSB計(jì)算單元在第一步驟中將其中輸出電壓被電壓檢測(cè)器檢測(cè)到的SA調(diào)制器用作第一SA調(diào)制器，在輸出電壓的絕對(duì)值在參考電壓的1/4與1/2之間的范圍內(nèi)的情況下對(duì)分開的釆樣電容器的其中一個(gè)進(jìn)行參考值的加法或減法，將余數(shù)值從積分器轉(zhuǎn)移到采樣電容器，并且通過(guò)進(jìn)行了加法或減法的分開的采樣電容器對(duì)積分器進(jìn)行傳回。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，控制單元包括開關(guān)選才奪單元，其為開關(guān)中的每一個(gè)都輸出選擇信號(hào)；第一鎖存電路，其跟隨基準(zhǔn)時(shí)鐘并且接收選擇信號(hào)的輸入；第二鎖存電路，其跟隨由比基準(zhǔn)時(shí)鐘延遲預(yù)定時(shí)間而導(dǎo)致的延遲時(shí)鐘并且接收第一鎖存電路的輸出信號(hào)或選擇信號(hào)的輸入；以及邏輯電路，其通過(guò)對(duì)第一和第二鎖存電路的輸出信號(hào)的邏輯運(yùn)算來(lái)產(chǎn)生開關(guān)操作信號(hào)?？蛇x地，當(dāng)?shù)谝缓偷诙i存電路極性相反時(shí)，第二鎖存電路可以跟隨基準(zhǔn)時(shí)鐘。58權(quán)利要求1、一種A/D轉(zhuǎn)換器，包括多個(gè)∑Δ調(diào)制器，所述多個(gè)∑Δ調(diào)制器彼此并聯(lián)連接，并且其每一個(gè)都具有采樣電容器、積分器和量化器；以及控制單元，其控制所述多個(gè)∑Δ調(diào)制器；其中所述控制單元包括并行過(guò)采樣控制單元，其使得所述∑Δ調(diào)制器中的每一個(gè)都通過(guò)采樣電容器來(lái)進(jìn)行對(duì)模擬輸入信號(hào)的采樣，并且通過(guò)所述積分器和所述量化器來(lái)量化采樣結(jié)果；MSB計(jì)算單元，其將各個(gè)所述∑Δ調(diào)制器中的量化值相加以獲得MSB；余數(shù)加法單元，其在各個(gè)所述∑Δ調(diào)制器中量化后將所述積分器的余數(shù)值相加；以及LSB計(jì)算單元，其將所述余數(shù)加法單元的加法結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)字值以獲得LSB。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述LSB計(jì)算單元通過(guò)尼奎斯特速率A/D轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的A/D轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括電壓比較器，其將所述多個(gè)2A調(diào)制器中的至少一個(gè)輸出電壓與預(yù)定電壓進(jìn)行比較；以及積分操作點(diǎn)移位單元，其根據(jù)所述電壓比較器的比較結(jié)果來(lái)移位所述調(diào)制器中的所述積分器的所述操作點(diǎn)。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述積分操作點(diǎn)移位單元由于移位使所述操作點(diǎn)的極性反轉(zhuǎn)。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中在所述多個(gè)SA調(diào)制器中的所述量化的閾值朝正和負(fù)分散。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述閾值分散的范圍為參考電壓的1/32或更多。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述SA調(diào)制器的每一個(gè)中的所述釆樣電容器都至少被分開為兩個(gè)，以及所述A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括失配相消單元，所述失配相消單元在所述余數(shù)加法過(guò)程中利用所述采樣電容器的正/負(fù)總電容、所述采樣電容器的正/負(fù)分電容以及零這五個(gè)值中的至少一個(gè)，通過(guò)算術(shù)運(yùn)算來(lái)進(jìn)4亍失配相消。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述余數(shù)加法單元包括傳回單元，其將第一SA調(diào)制器中的所述積分器的所述余數(shù)值傳回到所述第一i:A調(diào)制器的所述采樣電容器；以及轉(zhuǎn)移采樣單元，其對(duì)被傳回到所述第一調(diào)制器的所述采樣電容器的余數(shù)值采樣到第二調(diào)制器的采樣電容器。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的a/d轉(zhuǎn)換器，其中所述調(diào)制器的每一個(gè)中的積分器包括積分電容器和放大器，并且所述a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括分離單元，當(dāng)通過(guò)所述轉(zhuǎn)移采樣單元進(jìn)行采樣時(shí)，所述分離單元分離所述第一i:a調(diào)制器的所述采樣電容器和所述積分電容器。10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的a/d轉(zhuǎn)換器，其中所述余數(shù)加法單元執(zhí)行在傳回之前，對(duì)所述第一i:a調(diào)制器的所述采樣電容器進(jìn)行預(yù)定值的加法或減法的第一偏移加法過(guò)程；以及在傳回之后轉(zhuǎn)移采樣之前，對(duì)所述第一sa調(diào)制器的所述采樣電容器進(jìn)行與所述第一偏移加法過(guò)程的極性相反的預(yù)定值的加法或減法的第二偏移加法過(guò)程。11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的a/d轉(zhuǎn)換器，其中所述2A調(diào)制器的所述采樣電容器至少被分開為兩個(gè)，并且其中所述第一和第二偏移加法過(guò)程包括對(duì)所述分開的采樣電容器的一部分的所述參考電壓的加法或減法。12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的a/d轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括第一開關(guān)，其設(shè)置在所述第一SA調(diào)制器的所述積分器的輸出側(cè)與所述第二調(diào)制器的所述采樣電容器的輸入側(cè)之間的連接通路中；以及第二開關(guān)，其設(shè)置在所述第二調(diào)制器的所述積分器的輸出側(cè)與其中所述SA調(diào)制器中的每一個(gè)中的所述采樣電容器至少;波分開為兩個(gè)，并且其中所述LSB計(jì)算單元通過(guò)重復(fù)下面描述的第一步驟和第二步驟來(lái)獲得所述LSB，所述第一步驟為通過(guò)利用所述第一SA調(diào)制器的所述分開的采樣電容器來(lái)對(duì)所述余數(shù)值進(jìn)行乘2運(yùn)算，并且通過(guò)所述第一開關(guān)，用所述第二SA調(diào)制器的所述釆樣電容器來(lái)采樣所述被加倍的余數(shù)值，所述第二步驟為通過(guò)利用所述第二SA調(diào)制器的所述分開的采樣電容器來(lái)對(duì)所述余數(shù)值進(jìn)行乘2運(yùn)算，并且通過(guò)所述第二開關(guān)，用所述第一SA調(diào)制器的所述采樣電容器來(lái)采樣所述被加倍的余數(shù)值。13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的A/D轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括電壓檢測(cè)器，所述電壓檢測(cè)器檢測(cè)所述多個(gè)SA調(diào)制器的至少一個(gè)llr出電壓，其中所述LSB計(jì)算單元在初始步驟中將其中所述輸出電壓被所述電壓檢測(cè)器檢測(cè)到的SA調(diào)制器用作所述第一SA調(diào)制器，在所述輸出電壓的絕對(duì)值在參考電壓的1/4與1/2之間的范圍內(nèi)的情況下，對(duì)所述分開的采樣電容器的其中一個(gè)進(jìn)行參考值的加法或減法，將所述余數(shù)值從所述積分器轉(zhuǎn)移到所述采樣電容器，以及通過(guò)進(jìn)行了加法或減法的所述分開的采樣電容器對(duì)所述積分器進(jìn)行傳回。14、根據(jù)權(quán)利要求1所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述控制單元包括開關(guān)選擇單元，其為所述開關(guān)中的每一個(gè)都輸出選才奪信號(hào)；第一鎖存電路，其跟隨基準(zhǔn)時(shí)鐘并且接收所述選l奪信號(hào)的輸入；第二鎖存電路，其跟隨由比所述基準(zhǔn)時(shí)鐘延遲預(yù)定時(shí)間而導(dǎo)致的延遲時(shí)鐘，并且接收所述第一鎖存電路的輸出信號(hào)或所述選擇信號(hào)的輸入；以及邏輯電路，其通過(guò)所述第一和第二鎖存電路的所述輸出信號(hào)的邏輯運(yùn)算來(lái)產(chǎn)生開關(guān)操作信號(hào)。15、根據(jù)權(quán)利要求1所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述控制單元包括開關(guān)選擇單元，其為所述開關(guān)中的每一個(gè)都輸出選4奪信號(hào)；第一鎖存電路，其跟隨時(shí)鐘并且接收所述選擇信號(hào)的輸入；第二鎖存電路，其跟隨時(shí)鐘并且接收所述第一鎖存電路的輸出信號(hào)或所述選4奪信號(hào)的輸入；以及邏輯電路，其通過(guò)對(duì)所述第一和第二鎖存電路的l命出信號(hào)的邏輯運(yùn)算來(lái)產(chǎn)生開關(guān)操作信號(hào)，其中所述第一和第二鎖存電路極性相反。16、一種A/D轉(zhuǎn)換方法，其利用多個(gè)彼此并聯(lián)連4姿并且每一個(gè)都具有采樣電容器、積分器和量化器的SA調(diào)制器，所述方法包括并行過(guò)釆樣過(guò)程，其使得所述SA調(diào)制器中的每一個(gè)都通過(guò)所述采樣電容器來(lái)進(jìn)行對(duì)模擬輸入信號(hào)的采樣以及通過(guò)所述積分器和所述量化器來(lái)量化采樣結(jié)果；MSB計(jì)算過(guò)程，其通過(guò)將所述各個(gè)調(diào)制器中的所述并^"過(guò)采樣過(guò)程中的量化值相加以獲得MSB;余數(shù)加法過(guò)程，其在所述并行過(guò)釆樣進(jìn)程之后將所述各個(gè)調(diào)制器中的所述積分器的余數(shù)值相加；以及LSB計(jì)算過(guò)程，其數(shù)字地轉(zhuǎn)換所述余數(shù)加法過(guò)程的所述加法結(jié)果以獲得LSB。17、根據(jù)權(quán)利要求16所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，其中通過(guò)尼查斯特速率A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字轉(zhuǎn)換在所述LSB計(jì)算過(guò)程中進(jìn)行。18、根據(jù)權(quán)利要求16所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，進(jìn)一步包括積分操作點(diǎn)移位過(guò)程，其將所述多個(gè)SA調(diào)制器的至少一個(gè)輸出電壓與預(yù)定電壓進(jìn)行比較，并且根據(jù)所述比較結(jié)果移位所述SA調(diào)制器中的所述積分器的所述操作點(diǎn)。19、根據(jù)權(quán)利要求18所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，其中所述操作點(diǎn)的極性由于移位而在所述積分操作點(diǎn)移位過(guò)程中被反轉(zhuǎn)。20、根據(jù)權(quán)利要求16所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，其中在所述多個(gè)SA調(diào)制器中的量化的閾值被朝正和負(fù)分散。21、根據(jù)權(quán)利要求20所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，其中所述預(yù)定值分散的范圍為參考電壓的1/32或更多。22、根據(jù)權(quán)利要求16所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，其中所述調(diào)制器中的每一個(gè)中的所述采樣電容器都至少被分開為兩個(gè)，并且其中在所述余數(shù)加法過(guò)程中，利用所述采樣電容器的正/負(fù)總電容、所述采樣電容器的正/負(fù)分電容以及零這五個(gè)值中的至少一個(gè)，通過(guò)算術(shù)運(yùn)算來(lái)進(jìn)行失配相消。23、根據(jù)權(quán)利要求16所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，其中在所述余數(shù)加法過(guò)程中包括將第一調(diào)制器中的積分器的余數(shù)值傳回到所述第一調(diào)制器的采樣電容器，以及將被傳回到所述第一SA調(diào)制器的所述采樣電容器的余數(shù)值轉(zhuǎn)移采樣到第二調(diào)制器的釆樣電容器。24、根據(jù)權(quán)利要求23所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，其中所述i:a調(diào)制器的每一個(gè)中的積分器包括積分電容器和放大器，并且其中所述轉(zhuǎn)移采樣是在所述第一i:a調(diào)制器的所述采樣電容器和所述積分電容器被分離的狀態(tài)下進(jìn)行的。25、根據(jù)權(quán)利要求23所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，其中所述余數(shù)加法過(guò)程包括第一偏移加法過(guò)程，其在傳回之前對(duì)所述第一SA調(diào)制器的所述采樣電容器進(jìn)行預(yù)定值的加法或減法；以及第二偏移加法過(guò)程，其在傳回之后轉(zhuǎn)移釆樣之前，對(duì)所述第一i:A調(diào)制器的所述采樣電容器進(jìn)行與所述第一偏移加法過(guò)^^的極性相反的預(yù)定值的加法或減法。26、根據(jù)權(quán)利要求25所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，其中所述i:A調(diào)制器的所述采樣電容器至少被分開為兩個(gè)，以及其中所述第一和第二偏移加法過(guò)程包括對(duì)所述分開的采樣電容器的一部分的參考電壓的加法或減法。27、根據(jù)權(quán)利要求16所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，利用設(shè)置在所述第一SA調(diào)制器的所述積分器的輸出側(cè)與所述第二SA調(diào)制器的所述采樣電容器的輸入側(cè)之間的連接通路中的第一開關(guān)；利用設(shè)置在所述第二SA調(diào)制器的所述積分器的輸出側(cè)與所述第一SA調(diào)制器的所述釆樣電容器的輸入側(cè)之間的連接通路中的第二開關(guān)；并且利用在所述SA調(diào)制器中的每一個(gè)中的至少被分開為兩個(gè)的所述采樣電容器，其中在所述LSB計(jì)算過(guò)程中，通過(guò)重復(fù)下面描述的第一步驟和第二步驟來(lái)獲得所述LSB，所述第一步驟為通過(guò)利用所述第一i:A調(diào)制器的所述分開的采樣電容器來(lái)對(duì)所述余數(shù)值進(jìn)行乘2運(yùn)算，并且通過(guò)所述第一開關(guān)，用所述第二i:A調(diào)制器的所述采樣電容器來(lái)采樣所述被加倍的余數(shù)值，所述第二步驟為通過(guò)利用所述第二SA調(diào)制器的所述分開的釆樣電容器來(lái)對(duì)所述余數(shù)值進(jìn)行乘2運(yùn)算，并且通過(guò)所述第二開關(guān)，用所述第一SA調(diào)制器的所述采樣電容器來(lái)釆樣所述被加倍的余數(shù)值。28、根據(jù)權(quán)利要求27所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，進(jìn)一步利用電壓檢測(cè)過(guò)程來(lái)檢測(cè)所述多個(gè)SA調(diào)制器的至少一個(gè)輸出電壓，以及其中，在所述LSB計(jì)算過(guò)程中，在初始步驟中，將其中輸出電壓被所述電壓檢測(cè)器檢測(cè)到的SA調(diào)制器用作所述第一SA調(diào)制器，在所述輸出電壓的絕對(duì)值在參考電壓的1/4與1/2之間的范圍內(nèi)的情況下，對(duì)所述分開的采樣電容器的其中一個(gè)進(jìn)行參考值的加法或減法，所述余數(shù)值從所述積分器被轉(zhuǎn)移到所述采樣電容器，以及4亍傳回。29、根據(jù)權(quán)利要求16所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，將為所述多個(gè)SA調(diào)制器內(nèi)的所述開關(guān)中的每一個(gè)的選擇信號(hào)輸入到跟隨基準(zhǔn)時(shí)鐘的第一鎖存電路，將所述第一鎖存電路的輸出信號(hào)或所述選擇信號(hào)輸入到跟隨比所述基準(zhǔn)時(shí)鐘延遲預(yù)定時(shí)間而導(dǎo)致的延遲時(shí)鐘的第二鎖存電路，通過(guò)所述第一和第二鎖存電路的輸出信號(hào)的邏輯運(yùn)算來(lái)產(chǎn)生開關(guān)操作信號(hào)，以及根據(jù)所述開關(guān)操作信號(hào)來(lái)操作所述開關(guān)。30、根據(jù)權(quán)利要求16所述的A/D轉(zhuǎn)換方法，將為所述多個(gè)SA調(diào)制器內(nèi)的所述開關(guān)中的每一個(gè)的選擇信號(hào)輸入到跟隨時(shí)鐘的第一鎖存電路，將所述第一鎖存電路的輸出信號(hào)或所述選擇信號(hào)輸入到與所述第一鎖存電路極性相反并且跟隨所述時(shí)鐘的第二鎖存電路，通過(guò)所述第一和第二鎖存電路的所述輸出信號(hào)的邏輯運(yùn)算來(lái)產(chǎn)生開關(guān)操作信號(hào)，以及根據(jù)所述開關(guān)操作信號(hào)來(lái)操作所述開關(guān)。全文摘要具有采樣電容器(CS11、CS12、CS21、CS22)、積分器(Amp1、Amp2)以及量化器(Cmp1..Cmp5)的多個(gè)∑Δ調(diào)制器(M1、M2)中的每一個(gè)彼此并聯(lián)連接。所述∑Δ調(diào)制器中的每一個(gè)都進(jìn)行并行過(guò)采樣，在并行過(guò)采樣中，模擬輸入信號(hào)(Vin)被采樣電容器采樣，并且采樣結(jié)果被積分器和量化器量化。然后，將∑Δ調(diào)制器的量化值相加以獲得MSB，在各個(gè)∑Δ調(diào)制器中的量化后將積分器的余數(shù)值相加，并且余數(shù)值的加法結(jié)果被進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以獲得LSB。文檔編號(hào)H03M1/14GK101473540SQ20078002231公開日2009年7月1日申請(qǐng)日期2007年2月22日優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日發(fā)明者渡邊光申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社