模拟至数字转换器制造技术

本发明专利技术提供了一种具有噪声消除功能的模拟至数字转换器。模拟至数字转换器将单端模拟输入转换为数字表示，并包括输入缓冲器和模拟至数字转换模块。输入缓冲器根据单端模拟输入输出正差分信号和负差分信号。模拟至数字转换模块接收正差分信号和负差分信号以产生数字表示。输入缓冲器还将噪声补偿信号传输到模拟至数字转换模块。噪声补偿信号包含与通过正差分信号和负差分信号从输入缓冲器传输到模拟至数字转换模块的噪声有关的噪声信息。模拟至数字转换模块使用噪声补偿信号来消除该噪声。

Analog to Digital Converter

The invention provides an analog to digital converter with noise elimination function. The analog-to-digital converter converts single-ended analog input into digital representation, including input buffer and analog-to-digital conversion module. The input buffer simulates the positive and negative differential signals according to the single-ended input and output. The analog-to-digital conversion module receives positive and negative differential signals to generate digital representations. The input buffer also transmits the noise compensation signal to the analog to digital conversion module. The noise compensation signal contains noise information related to the noise transmitted from the input buffer to the analog to digital conversion module through the positive and negative differential signals. Analog to digital conversion module uses noise compensation signal to eliminate the noise.

【技术实现步骤摘要】
模拟至数字转换器
本专利技术涉及一种模拟至数字转换技术，以及更特别地，涉及一种具有噪声消除功能的模拟至数字转换器(analog-to-digitalconverters，ADC)。
技术介绍
在电子设备中，模拟至数字转换器用于将模拟输入转换为数字表示。对于差分架构中的模拟至数字转换，由于模拟至数字转换需要一对差分模拟信号(或称为差分模拟信号对)，因此，单端模拟输入必须被进一步反相(inverted)。通常，输入缓冲器(inputbuffer)用于该反相。然而，输入缓冲器会因电路非线性、谐波信号等导致噪声问题。
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模拟至数字转换器，以解决上述问题。根据本专利技术实施例的一方面，本专利技术提供了一种模拟至数字转换器，用于将单端模拟输入转换为数字表示，包括输入缓冲器和模拟至数字转换模块，输入缓冲器用于基于该单端模拟输入输出正差分信号和负差分信号；模拟至数字转换模块用于接收该正差分信号和该负差分信号以产生该数字表示。其中，该输入缓冲器还用于传输噪声补偿信号至该模拟至数字转换模块；该噪声补偿信号包含与通过该正差分信号和/或该负差分信号从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的噪声有关的噪声信息；以及，该模拟至数字转换模块使用该噪声补偿信号来补偿从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的该噪声。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根据本专利技术的示例性实施例示出了模拟至数字转换器100；图2根据本专利技术的示例性实施例示出了输入缓冲器102和模拟至数字转换模块104；图3根据本专利技术的示例性实施例示出了比较器208；图4根据本专利技术的另一示例性实施例示出了输入缓冲器102和模拟至数字转换模块104；图5根据本专利技术的示例性实施例示出了比较器404。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作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区别的基准。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。图1根据本专利技术的示例性实施例示出了模拟至数字转换器100，模拟至数字转换器100接收单端模拟输入Vi并输出单端模拟输入Vi的数字表示Dout。模拟至数字转换器100包括输入缓冲器102和模拟至数字转换模块104。模拟至数字转换模块104为差分架构。为了提供模拟至数字转换模块104所需的差分输入，输入缓冲器102被设计为进一步处理单端模拟输入Vi。如图1所示，一对差分模拟信号或差分模拟信号对(正差分信号Diff_P和负差分信号Diff_N)从输入缓冲器102传输到模拟至数字转换模块104。应当说明的是，除该对差分模拟信号Diff_P和Diff_N外，输入缓冲器102还提供噪声补偿信号N_c给模拟至数字转换模块104。噪声补偿信号N_c被提供给模拟至数字转换模块104，以消除因输入缓冲器102导致的噪声。因此，单端模拟输入Vi的精确的数字表示Dout被生成。输入缓冲器102会因电路非线性、谐波信号等等造成噪声，以及，该噪声通过差分模拟信号对Diff_P和Diff_N传输至模拟至数字转换模块104。噪声补偿信号N_c是从输入缓冲器102内的电路获取到的，其中，输入缓冲器102的噪声也被反映在一个或多个信号接收端(signalretrievingterminal)上(例如，运算放大器200的输出端上、运算放大器402的同相输出端和反相输出端上)。基于从噪声补偿信号N_c获得的噪声信息，模拟至数字转换模块104对通过差分模拟信号对Diff_P和Diff_N从输入缓冲器102传输过来的噪声进行补偿。因此，由模拟至数字转换模块104估计出来的数字表示Dout不受通过差分模拟信号对Diff_P和Diff_N从输入缓冲器102传输过来的噪声的影响，从而，数字表示Dout非常准确。在一些示例性实施例中，输入缓冲器102利用运算放大器(operationalamplifier)来实现信号反相。噪声补偿信号N_c是从利用该运算放大器的电路的至少一个虚拟接地端(virtualgroundterminal)获取到的。在一些示例性实施例中，模拟至数字转换模块104的电路架构包括比较器。与传统技术不同的是：在本专利技术实施例中，比较器用于测量(measure)正差分信号Diff_P和负差分信号Diff_N之间的差异以用于数字表示Dout的后续估计，而且，比较器提供用于噪声补偿信号N_c的附加路径并利用噪声补偿信号N_c来消除通过差分模拟信号对Diff_P和Diff_N从输入缓冲器102传输过来的噪声。该噪声在比较器的输入级中被消除掉。从而，比较器的比较结果集中于被包含在差分模拟信号对Diff_P和Diff_N中的信号部分，而不受输入缓冲器102的噪声的偏置。输入缓冲器102的噪声被比较器成功地消除。图2根据本专利技术的示例性实施例示出了输入缓冲器102和模拟至数字转换模块104。如图2所示，单端模拟输入Vi作为正差分信号Diff_P被直接耦接到模拟至数字转换模块104，以及，输入缓冲器102包括反相放大器202，以将单端模拟输入Vi转换为负差分信号Diff_N。噪声补偿信号N_c是从反相放大器202的虚拟接地端VG获取到的。正差分信号Diff_P包含信号部分VIP。负差分信号Diff_N包含信号部分VIN和噪声部分VN。在图2所示的示例中，输入缓冲器102造成的噪声通过负差分信号Diff_N传输至模拟至数字转换模块104。反相放大器202包括运算放大器200以及电阻R1、R2，其中，单端模拟输入Vi通过电阻R1耦接到运算放大器200的反相输入端，参考电压V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟至数字转换器，用于将单端模拟输入转换为数字表示，其特征在于，包括：输入缓冲器，用于基于该单端模拟输入输出正差分信号和负差分信号；以及，模拟至数字转换模块，用于接收该正差分信号和该负差分信号以产生该数字表示；其中，该输入缓冲器还用于传输噪声补偿信号至该模拟至数字转换模块；该噪声补偿信号包含与通过该正差分信号和该负差分信号从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的噪声有关的噪声信息；以及，该模拟至数字转换模块使用该噪声补偿信号来补偿从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的该噪声。

【技术特征摘要】
2017.09.15 US 62/558,892;2018.06.05 US 16/000,3501.一种模拟至数字转换器，用于将单端模拟输入转换为数字表示，其特征在于，包括：输入缓冲器，用于基于该单端模拟输入输出正差分信号和负差分信号；以及，模拟至数字转换模块，用于接收该正差分信号和该负差分信号以产生该数字表示；其中，该输入缓冲器还用于传输噪声补偿信号至该模拟至数字转换模块；该噪声补偿信号包含与通过该正差分信号和该负差分信号从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的噪声有关的噪声信息；以及，该模拟至数字转换模块使用该噪声补偿信号来补偿从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的该噪声。2.如权利要求1所述的模拟至数字转换器，其特征在于，该输入缓冲器使用运算放大器来形成用于信号反相的电路，以及，该噪声补偿信号是从该电路的至少一个虚拟接地端获取到的。3.如权利要求2所述的模拟至数字转换器，其特征在于，该模拟至数字转换模块包括比较器；以及，该比较器使用该噪声补偿信号来消除从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的该噪声。4.如权利要求3所述的模拟至数字转换器，其特征在于，从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的该噪声是在该比较器的输入级中被消除的。5.如权利要求2所述的模拟至数字转换器，其特征在于，该模拟至数字转换模块执行Δ-Σ调制；该模拟至数字转换模块还用于消除从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的噪声。6.如权利要求1所述的模拟至数字转换器，其特征在于，该输入缓冲器包括反相放大器，该反相放大器用于将该单端模拟输入转换为该负差分信号；以及，该噪声补偿信号是从该反相放大器的虚拟接地端获取到的。7.如权利要求6所述的模拟至数字转换器，其特征在于，该模拟至数字转换模块使用比较器执行逐次逼近模拟至数字转换；以及，该比较器使用该噪声补偿信号来消除通过该负差分信号从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的该噪声。8.如权利要求7所述的模拟至数字转换器，其特征在于，通过该负差分信号从该输入缓冲器传输到该模拟至数字转换模块的该噪声是在该比较器的输入级中被消除的。9.如权利要求6所述的模拟至数字转换器，其特征在于，该模拟至数字转换模块执行逐次逼近模拟至数字转换，并包括第一加权电容器阵列、第二加权电容器阵列、比较器和逐次逼近逻辑模块；该正差分信号和该负差分信号分别被该第一加权电容器阵列和该第二加权电容器阵列采样；该比较器具有第一正差分输入端、第二正差分输入端和负差分输入端，该第一正差分输入端耦接到该第一加权电容器阵列内的电容器的公共板，该第二正差分输入端耦接到该输入缓冲器的该反相放大器的该虚拟接地端，以及，该负差分输入端耦接到该第二加权电容器阵列内的电容器的公共板；该比较器的输出端耦接到该逐次逼近逻辑模块；以及，该逐次逼近逻辑模块产生该数字表示并以逐次逼近方案控制该第一加权电容器阵列和该第二加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峯文，
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