具預先偵測動態量化器之設計與電路實現

具預先偵測動態量化器主要是由預先偵測器(Pre-Detector)、模組選擇器 (Mode-Selector)以及動態量化器(Dynamic Quantizer)三個子電路所完成的，以下將 介紹上述電路的動作原理以及扮演的角色。

4.6.1 預先偵測器

本論文所提出的具預先偵測量化器使用的架構如圖4-31 所示。使用傳統 3 位元8 位階的多位元量化器實現大範圍偏移量的預測輸出。其中，Vinn與Vinp為 輸入訊號，Vcm為共模電壓準位，Vrefp與Vrefn代表正的參考電壓與負的參考電壓 準位，q1, q2…q7 為預先偵測器的輸出。當1 時脈時，預先偵測器對輸入訊號進 行取樣，當2 時脈時，則對取樣訊號進行積分並進行比較，最終輸出訊號準位。

圖4-3 的灰色虛線步階訊號即為預先偵測器偵測出輸入訊號的概略位準。另一方 面，預先偵測器不僅為偵測輸入訊號的趨勢，也必需作為DAC 回授路徑的補償。

圖4-31 預先偵測量化器

4.6.2 模組選擇器

本論文所提出的模組選擇器如圖4-32，模組選擇器能藉由偵測器偵測出輸入 訊號的粗略偏移量來產生一組控制訊號，改變下級動態量化器量化的參考電壓，

其中q1,q2,...q7 為預先偵測器的輸出。當 CLK_M 為高準位時，模組選擇器即選 擇一組控制輸出碼，產生M1 到 M8 的控制信號輸出，用來選擇不同的正負參考 電壓位準給動態量化器。由表4-2 可得知模組選擇器輸出可被分為八種獨立的狀 態，紀錄偵測器所偵測輸入訊號的位準，在動態量化器在對輸入訊號取樣之前，

模組狀態會先改變動態量化器的參考電壓，使動態量化器在合適的位置等待輸入 訊號做精細的量化動作。

圖4-32 模組選擇器

表4-2 模組訊號對應表

M8 M7 M6 M5 M4 M3 M2 M1 Level8 1 0 0 0 0 0 0 0 Level7 0 1 0 0 0 0 0 0 Level6 0 0 1 0 0 0 0 0 Level5 0 0 0 1 0 0 0 0 Level4 0 0 0 0 1 0 0 0

Level3 0 0 0 0 0 1 0 0

Level2 0 0 0 0 0 0 1 0 Level1 0 0 0 0 0 0 0 1

4.6.3 動態量化器

本論文所提出的動態量化器架構如圖4-33，當模組選擇器的模式決定後，動 態量化器的電阻串所產生的參考電壓隨即切換至最靠近輸入訊號的正負準位，進 行動態之3 位元 9 位階的多位元量化工作。其中，動態量化器的主體架構採用 3 位元9 位階的量化器，但在電阻串的地方有稍作修改。

傳統量化器的電阻串只需一組固定的正與負的參考電壓給每一個比較器固 定的比較準位。然而，動態量化器需要多組不同種類的正與負參考電壓來改變量 化範圍，並隨著輸入訊號大小而改變。舉例來說，當偵測器的輸出q7=1 時，模 組選擇器的M8 將為高準位。此時，電阻串上差動參考位準 L1~L8 和 L36~L29 會被分配到不同的比較準位，即3 位元量化器上的 V8~V1和Vn8~Vn1比較準位。

當偵測器的輸出q6=1 時，模組選擇器的輸出 M7 產生高準位，則從第五高的電 壓位準開始，即L5~L12 和 L32~L25 會依續被分配到 3 位元量化器上的比較準位。

最後，精細的動態量化輸出隨即產生。

圖4-33 動態量化器