连续时间过采样流水线模拟数字转换器制造技术

一种转换器可以包括串联连接的多个转换器级。每个转换器级都可以接收时钟信号和模拟输入信号，并且可以产生模拟输出信号和数字输出信号。每个转换器级都可以包括产生数字输出信号的编码器、产生重构信号的译码器、产生延迟信号的延迟转换器，以及产生残余信号的放大器，其中所述延迟信号可以连续电流信号。

【技术实现步骤摘要】
连续时间过采样流水线模拟数字转换器
本申请要求递交于2013年3月15的序列号为61/791，011的美国临时申请的优先权,该申请的全部内容特此通过弓I用合并于本申请中。
技术介绍
模拟数字转换器(ADC)在涉及各领域中的信号处理的应用中具有各种用途，例如，用于与图像、视频、音频、数据存储和取回有关的处理。 典型的ADC可以具有流水线结构，其在多个级中具有多个采样保持电路或跟踪保持(T/Η)电路，这使得ADC能够通过各级对信号进行离散时间处理。随着ADC在更新的应用中包含更高披露的带宽要求增加，ADC的采样率也增加。结果，T/Η电路需要稳定的高速度会限制ADC的转换速度。另外，多个T/Η电路及其时钟驱动器会占用宝贵的电路空间并且增加功耗。 因此，对于通过以连续时间形式执行信号处理以在提高性能的同时降低成本和功率要求来减小T/Η电路的改进的ADC存在需求。 【附图说明】 图1示出了根据本公开的实施方案的转换器的简化框图。 图2示出了根据本公开的实施方案的转换器级的简化框图。 图3示出了根据本公开的实施方案的转换器级的简化框图。 图4示出了根据本公开的实施方案的延迟转换器的简化框图。 图5示出了根据本公开的实施方案的转换器级的放大器的简化框图。 图6示出了根据本公开的实施方案的转换器级的简化框图。 图7示出了根据本公开的实施方案的方法。 图8A-8D示出了根据本公开的实施方案的转换器级的信号图。 【具体实施方式】 根据本专利技术的示例性实施方案，一种转换器可以包括串联连接的多个转换器级。每个转换器级可以接收时钟信号和模拟输入信号，并且可以产生模拟输出信号和数字输出信号。每个转换器级可以包括产生数字输出信号的编码器、产生重构信号的译码器、产生延迟信号的延迟转换器以及产生残余信号的放大器，其中延迟信号可以是连续电流信号。 根据本专利技术的转换器可以包括流水线结构的ADC，其中每个转换器级可以基于模拟输入信号来产生粗粒度数字信号。每个转换器级还可以为流水线中的下一转换器级产生呈连续时间信号形式而不是离散时间形式的残余信号。因此，转换器可以是具有较低功率且更佳的宽带性能的改进的ADC设计。 图1示出了根据本公开的实施方案的转换器100的简化框图。 根据实施方案，转换器100可以包括以流水线形式或级联构造串联连接的多个转换器级 110.1-110.N。 每个转换器级110.1-110.N都可以接收时钟信号CLK和相应的模拟输入电压信号Vtl至V{N_1},并且可以产生相应的模拟电压输出信号V1至Vn以及相应的数字输出信号Dl〈n-1:0>至DN〈n-l:0>，其中η可以表示每个转换器级的位分辨率。虽然在图1中示出了所有的转换器级都具有用于数字分辨率的相同的η个位数，但是转换器级无需具有用于数字分辨率的相同的位数。另外，可以在转换器中实现多于三个的转换器级。 换言之，所有的转换器级可以接收相同的时钟信号，但是转换器级可以经由其相应的模拟输入信号和模拟输出信号串联连接或以级联构造连接。每个转换器级可以产生相应的数字输出信号，该数字输出信号可以组合以形成转换器100的总数字输出。 总输出信号可以基于来自转换器中的所有转换器级的所有的数字输出信号进行重构，并且可表示为: Vin (s) =D1 (s) +H 1 (s) D2 (s) +H 2 (s) D3 (s) +H 3 (s) D4 (s) +H 4 (s) D5 (S) +... 其中，如果每个转换器级都相同，Dx(S)是在频域中转换器级X处编码的数字输出信号乘以频域中的一个时钟的数字模拟转换器(DAC)波形(正弦波形，其中sinC(t)=sine(t)/t)并且H(S)是延迟转换器和放大器的组合传递函数。如果转换器级传递函数不同，则需要相应地修改等式。 转换器100可以是能够进行宽带宽操作的连续时间流水线ADC，带宽近似为具有1GHz时钟频率的500MHz 至1GHz，例如在28nm CMOS制造工艺中制造的转换器。 图2示出了根据本公开的实施方案的转换器级200的简化框图。 根据实施方案，转换器级200可以包括产生数字输出信号的编码器210、产生重构信号的译码器220、产生延迟信号的延迟转换器230以及产生残余信号的放大器250，其中延迟信号可以是连续电流信号。 级k的转换器级的模拟输入信号V{k_1}可以由编码器210接收，编码器210利用时钟信号来产生数字输出信号Dk〈n-1:0>。编码器210可以包括比较器组，比较器将模拟输入信号V{k_1}与多个预定电压电平进行比较以获得用于数字输出信号Dk〈n-1:0>的η位。 译码器220可以接收来自同一转换器级200中的编码器210的数字输出信号Dk〈n-1:0>。译码器220可以基于数字输出信号Dk〈n_l:0>和时钟信号CLK来产生重构信号。译码器220可以产生作为电流信号的重构信号。任选地，译码器220可以包括输出滤波器(未示出)，其对重构信号进行滤波以减少由于在模拟数字转换过程中的频率镜像产生的其高频噪声中的一些。译码器220中的输出滤波器可以是低通滤波器或带通滤波器。 延迟转换器230可以接收模拟输入信号V{k_1}并且可以产生延迟信号，延迟信号可以是连续电流信号。延迟转换器230可以基于时钟信号的周期将延迟信号自模拟输入信号延迟预定时间段。延迟需要与编码器210和译码器220中的延迟匹配，以使得传播到后续级的残余信号幅值最小化。延迟转换器230可以将延迟信号自模拟输入信号V{k_1}延迟时钟信号周期的1.5倍，因为编码器220和译码器230要花费大体I个时钟周期来重构原始的模拟输入信号V{k_1}，并且译码器230的零阶保持响应要花费大约0.5个时钟周期。延迟转换器230可以包括电压电流转换器，其基于模拟输入信号V{k_1}的电压来产生连续电流信号。 放大器250可以基于相应的延迟信号和相应的重构信号的电流之差来产生作为模拟输出信号的残余信号v{k}。放大器250可以放大相应的残余信号，以为级联中的下一转换器级提供信号增益。放大器250可以包括有损耗积分器。 任选地，转换器级200可以包括减法器240，减法器240从延迟信号中减去重构信号。 在转换器中的最后一个转换器级中，仅需要编码器210，因为在最后一个转换器级中不需要其它部件，因为最后一个转换器级不需要产生残余信号。 转换器级200的低频电压增益!^需要恢复由于在转换器级200中产生残余信号的信号的减去而减少的电压摆动。Hf可以将级输出电压幅值恢复到与级输入信号近似相同的电平。一般地，增益Hf可设计成在211-1和2n之间，其中η是编码器210的位分辨率。这是因为，在单个转换器级中，编码器210可以按2η电压电平将模拟输入新量化，并且模拟重构信号可具有2η信号电平。因此，当转换成残余信号的电压形式时，模拟输入信号与重构信号之差应当不大于转换器级的信号电平的范围的1/2η。为使得用下一转换器级中的相似信号电平来感测残余信号，残余信号可以放大2114至2n倍。这会使得残余信号放大而具有与模拟输入信号相似的电压摆动范围。放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
转换器，包括：串联连接的多个转换器级，其中每个转换器级接收时钟信号和相应的模拟输入信号，并且产生相应的模拟输出信号和相应的数字输出信号；所述多个转换器级中的每一个都包括：编码器，其基于所述相应的模拟输入信号和所述时钟信号来产生所述相应的数字输出信号；译码器，其基于所述相应的数字输出信号和所述时钟信号来产生相应的重构信号；延迟转换器，其基于所述相应的模拟输入信号来产生相应的延迟信号；放大器，其基于所述相应的延迟信号和所述相应的重构信号来产生相应的残余信号，其中所述译码器的所述相应的延迟信号和所述重构信号包括连续电流信号。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 61/791,011;2013.04.24 US 13/869,4541.转换器，包括: 串联连接的多个转换器级， 其中每个转换器级接收时钟信号和相应的模拟输入信号，并且产生相应的模拟输出信号和相应的数字输出信号； 所述多个转换器级中的每一个都包括: 编码器，其基于所述相应的模拟输入信号和所述时钟信号来产生所述相应的数字输出信号; 译码器，其基于所述相应的数字输出信号和所述时钟信号来产生相应的重构信号； 延迟转换器，其基于所述相应的模拟输入信号来产生相应的延迟信号； 放大器，其基于所述相应的延迟信号和所述相应的重构信号来产生相应的残余信号， 其中所述译码器的所述相应的延迟信号和所述重构信号包括连续电流信号。2.根据权利要求1所述的转换器，其中所述相应的数字输出信号组合以形成所述转换器的数字输出。3.根据权利要求1所述的转换器，其中基于所述时钟信号的周期将所述相应的延迟信号自所述相应的模拟输入信号延迟预定时间段。4.根据权利要 求1所述的转换器，其中所述相应的延迟信号自所述相应的模拟输入信号延迟所述时钟信号的周期的1.5倍。5.根据权利要求1所述的转换器，其中所述延迟转换器基于所述相应的模拟输入信号的电压来产生所述连续电流信号。6.根据权利要求1所述的转换器，其中所述放大器基于所述相应的延迟信号和所述相应的重构信号的电流之差来产生所述相应的残余信号。7.根据权利要求1所述的转换器，其中所述放大器利用基于相应的编码器的位分辨率...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·施巴塔，
申请(专利权)人：亚德诺半导体技术公司，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛;BM