Δ-Σ调制器及用于提高Δ-Σ调制器的稳定性的方法技术

本发明专利技术提供了一种Δ‑Σ调制器，包括接收电路、回路滤波器、具有负电容电路的量化器和反馈电路。接收电路用于接收输入信号和反馈信号，以产生第一信号。回路滤波器耦接于接收电路，用于接收第一信号，以产生滤波信号。量化器耦接于回路滤波器，用于根据滤波信号产生数字输出信号，其中，负电容电路位于量化器的输入端上。反馈电路用于接收该数字输出信号，以产生该反馈信号。相应地，本发明专利技术还提供了一种用于提高Δ‑Σ调制器的稳定性的方法。采用本发明专利技术，可以提高Δ‑Σ调制器的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
Δ-Σ调制器及用于提高Δ-Σ调制器的稳定性的方法
本专利技术涉及一种模拟至数字转换器(analogtodigitalconverter，ADC)，更特别地，涉及一种Δ-Σ调制器(delta-sigmamodulator)及用于提高Δ-Σ调制器的稳定性的方法。
技术介绍
在连续时间(continuous-time)Δ-Σ调制器中，对于时钟频率大于数值1GHz的情形，由于来自量化器(quantizer)或过量回路延迟(excessloopdelay，ELD)补偿路径的寄生电容，稳定性问题变得很棘手。此外，在高带宽应用中，过采样比(oversamplingratio，OSR)通常是不足够的，且会出现非理想效应而使得稳定性降低。因此，高位数量化器(例如，5位量化器)被用来改善性能和稳定性。然而，使用高位数量化器会引入较大的输入负载(例如，寄生电容)，而且会因该输入负载而产生额外的极点，这会影响电路的稳定性并增加设计工作量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种Δ-Σ调制器及用于提高Δ-Σ调制器的稳定性的方法，以解决上述问题。第一方面，本专利技术提供一种Δ-Σ调制器，包括：接收电路、回路滤波器、具有负电容电路的量化器和第一反馈电路。接收电路用于接收输入信号和反馈信号，并通过将输入信号减去反馈信号来计算差值，以产生第一信号。回路滤波器耦接于接收电路，用于接收第一信号，并对第一信号进行滤波，以产生滤波信号。具有负电容电路的量化器耦接于回路滤波器，用于根据滤波信号产生数字输出信号，其中，负电容电路位于量化器的输入端上。第一反馈电路用于接收数字输出信号，以产生该反馈信号。第二方面，本专利技术提供一种用于提高Δ-Σ调制器的稳定性的方法，其适用于如上所述的Δ-Σ调制器，具体包括以下步骤：接收输入信号和反馈信号，并通过将输入信号减去反馈信号来计算差值，以产生第一信号；接收第一信号，并对第一信号进行滤波，以产生滤波信号；量化器根据滤波信号产生数字输出信号；以及，接收该数字输出信号，以产生该反馈信号。在以上技术方案中，Δ-Σ调制器中的量化器具有负电容电路，其中，负电容电路位于该量化器的输入端上，用于减少量化器的输入寄生电容，进而提高Δ-Σ调制器的稳定性。本领域技术人员在阅读附图所示优选实施例的下述详细描述之后，可以毫无疑义地理解本专利技术的这些目的及其它目的。详细的描述将参考附图在下面的实施例中给出。附图说明通过阅读后续的详细描述以及参考附图所给的示例，可以更全面地理解本专利技术，其中：图1是根据本专利技术一实施例示出的一种连续时间Δ-Σ调制器的示意图；图2是根据本专利技术另一实施例示出的一种Δ-Σ调制器的示意图；图3根据本专利技术一实施例示出了一种具有负电容电路的量化器的示意图；图4根据本专利技术另一实施例示出了一种具有负电容电路的量化器的示意图；图5是根据本专利技术一实施例示出的一种用于提高Δ-Σ调制器的稳定性的方法的流程示意图。在下面的详细描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节，以便本领域技术人员能够更透彻地理解本专利技术实施例。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施一个或多个实施例，不同的实施例可根据需求相结合，而并不应当仅限于附图所列举的实施例。具体实施方式以下描述为本专利技术实施的较佳实施例，其仅用来例举阐释本专利技术的技术特征，而并非用来限制本专利技术的范畴。在通篇说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件，所属领域技术人员应当理解，制造商可能会使用不同的名称来称呼同样的元件。因此，本说明书及权利要求书并不以名称的差异用作区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异用作区别的基准。本专利技术中使用的术语“元件”、“系统”和“装置”可以是与计算机相关的实体，其中，该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语，故应解释成“包含，但不限定于…”的意思。此外，术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此，若文中描述一个装置耦接于另一装置，则代表该装置可直接电气连接于该另一装置，或者透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。其中，除非另有指示，各附图的不同附图中对应的数字和符号通常涉及相应的部分。所绘制的附图清楚地说明了实施例的相关部分且并不一定是按比例绘制。文中所用术语“基本”或“大致”是指在可接受的范围内，本领域技术人员能够解决所要解决的技术问题，基本达到所要达到的技术效果。举例而言，“大致等于”是指在不影响结果正确性时，技术人员能够接受的与“完全等于”有一定误差的方式。请参考图1，图1是根据本专利技术一实施例示出的一种连续时间Δ-Σ调制器100(也可称为连续时间Δ-Σ调制器型模拟至数字转换器)的示意图，应当说明的是，该Δ-Σ调制器也适用于离散时间Δ-Σ调制器。如图1所示，Δ-Σ调制器100包括接收电路(receivingcircuit)110、回路滤波器(loopfilter)120、减法器(subtractor)130、负电容电路(negativecapacitorcircuit)140、量化器150、相位延迟/调整电路(phasedelay/adjustingcircuit)160(图中标注为Z-n)和两个数字至模拟转换器(digital-to-analogconverter，DAC)170和180。在该实施例中，回路滤波器120可包括多个串联连接的放大级，以及，每个放大级可由积分器(integrator)来实现。应当说明的是，负电容电路140位于量化器150的输入端上，其也可以被描述为包括在量化器的内部，但为便于描述，将负电容电路140和量化器150分开示出，以便于理解。在Δ-Σ调制器100的操作中，接收电路110用于接收输入信号Vin和反馈信号VFB，以及，通过将输入信号Vin减去反馈信号VFB来计算差值(difference)，以产生第一信号VR。在本专利技术一实施例中，接收电路110可以由加法器(adder)或减法器来实现，具体地，本专利技术不做任何限制。回路滤波器120用于对第一信号VR进行滤波，以产生滤波信号VR’。减法器130用于计算滤波信号VR’和过量回路延迟(ELD)补偿信号VELDC之间的差值，以产生补偿后的滤波信号VR”。在本专利技术一实施例中，减法器130可以使用加法器来实现。量化器150用于根据补偿后的滤波信号VR”来产生数字输出信号Dout。进一步地，数字输出信号Dout由相位延迟/调整电路160和数字至模拟转换器(DAC)180处理，其中，相位延迟/调整电路160和数字至模拟转换器(DAC)180用作(servingas)第一反馈电路，数字至模拟转换器(DAC)180对相位延迟/调整电路160输出的信号执行数字至模拟转换操作，以产生反馈信号VFB至接收电路110；以及，数字输出信号Dout由相位延迟/调整电路160和数字至模拟转换器(DAC)170处理，其中，相位延迟/调整电路160和数字至模拟转换器(DAC)170用作第二反馈电路，数字至模拟转换器(DAC)170对相位延迟/调整电路160输出的信号执行数字至模拟转换操作，以产生过量回路延迟(ELD)补偿信号VELDC至减法器130。应当说明的是，申请人发现在Δ-Σ调制器中，位于量化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Δ‑Σ调制器，其特征在于，包括：接收电路，用于接收输入信号和反馈信号，并通过将所述输入信号减去所述反馈信号来计算差值，以产生第一信号；回路滤波器，耦接于所述接收电路，用于接收所述第一信号，并对所述第一信号进行滤波，以产生滤波信号；具有负电容电路的量化器，耦接于所述回路滤波器，用于根据所述滤波信号产生数字输出信号，其中，所述负电容电路位于所述量化器的输入端上；以及第一反馈电路，用于接收所述数字输出信号，以产生所述反馈信号。

【技术特征摘要】
2016.11.17 US 62/423,223;2017.10.16 US 15/784,1981.一种Δ-Σ调制器，其特征在于，包括：接收电路，用于接收输入信号和反馈信号，并通过将所述输入信号减去所述反馈信号来计算差值，以产生第一信号；回路滤波器，耦接于所述接收电路，用于接收所述第一信号，并对所述第一信号进行滤波，以产生滤波信号；具有负电容电路的量化器，耦接于所述回路滤波器，用于根据所述滤波信号产生数字输出信号，其中，所述负电容电路位于所述量化器的输入端上；以及第一反馈电路，用于接收所述数字输出信号，以产生所述反馈信号。2.根据权利要求1所述的Δ-Σ调制器，其特征在于，所述Δ-Σ调制器还包括：第二反馈电路，用于接收所述数字输出信号，以产生过量回路延迟补偿信号；减法器，耦接于所述回路滤波器、所述量化器和所述第二反馈电路，用于计算所述滤波信号和所述过量回路延迟补偿信号之间的差值，以产生补偿后的滤波信号给所述量化器；其中，所述量化器根据所述补偿后的滤波信号产生所述数字输出信号。3.根据权利要求1所述的Δ-Σ调制器，其特征在于，所述负电容电路用于减少所述量化器的输入寄生电容，进而减少额外的极点或延迟。4.根据权利要求1所述的Δ-Σ调制器，其特征在于，所述量化器包括多个比较器，以及，所述负电容电路位于所述多个比较器的多个正反馈路径上。5.根据权利要求4所述的Δ-Σ调制器，其特征在于，所述负电容电路包括多个电容器，以及，所述多个比较器中的每个比较器的每个正反馈路径具有所述负电容电路中所包括的至少一个电容器。6.权利要求4所述的Δ-Σ调制器，其特征在于，所述多个比较器中的每个比较器具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；其中，所述负电容电路在所述第一输入端和所述第二输出端之间提供电容，以及，所述负电容电路还在所述第二输入端和所述第一输出端之间提供电容。7.根据权利要求6所述的Δ-Σ调制器，其特征在于，所述每个比较器包括：第一PMOS晶体管，其中，所述第一PMOS晶体管的栅电极用作所述第一输入端，以及，所述第一PMOS的漏电极用作所述第一输出端；第二PMOS晶体管，其中，所述第二PMOS晶体管的栅电极用作所述第二输入端，以及，所述第二PMOS晶体管的漏电极用作所述第二输出端；第三PMOS晶体管，其中，所述第三PMOS晶体管的源电极耦接于电源电压，所述第三PMOS晶体管的漏电极耦接于所述第一P...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡鸿杰，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71