模数转换器和校准其的方法技术

本发明专利技术涉及模数转换器和校准其的方法。模数转换器(ADC)包括具有选择性地连接至中频(IF)信号输入的输入和连接至加法器的输出的积分器。加法器具有连接到量化器的输入的输出，量化器输出可操作地连接到信号强度指示器。积分器包括可编程增益反馈组件。加法器具有合成校准信号输入，该可编程增益反馈组件的值被配置成当中频的合成校准信号被应用到加法器时发生改变。信号强度指示器被配置为当信号强度最小化时检测可编程增益反馈组件的值并相应地校正ADC。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模数转换器(ADC)和校准其的方法。
技术介绍
低功率射频(RF)收发器对于包括无线计量、家庭自动化、无线报警和传感器网络的各种无线通信网络正变得日益重要。这种系统的一个特征是对于在网络上的各种无线传感器和传感器节点的低带宽要求。例如，在这些系统进行操作的射频接收通道期望从任何地方开始的窄带操作，例如5kHz至50kHz，同时保持高性能的灵敏度、相邻通道的抑制和低活性功率规格。在这些系统中使用的常见的接收器类型包括中频(IF)接收器和这些典型地包括在接收路径中的模数转换器(ADC)。术语“噪声传递函数”(noisetransferfunction，简称NTF)可用于量化ADC噪声的传递函数。如果在传递函数中NTF具有陷波，那么ADC噪声的量化在陷波频率周围区域中的ADC输出将经历衰减，并且最大衰减处出现在陷波频率本身。已知的是将NTF陷波放置在中频增加了信号与量化噪声比(SQNR)而不需要增加例如ADC过采样率、采样时钟频率或调制顺序。准确在中频定位NTF陷波，特别是在连续时间Σ-Δ(CT-ΔΣ)ADC中，受制于制造和温度变化，因此自主地校准的方法是被期望的。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供了一种模数转换器(ADC)，它包括具有选择性地连接至中频(IF)信号输入的输入和连接至加法器的输出的积分器。加法器具有连接到量化器输入的输出，量化器输出可操作地连接到信号强度指示器。该积分器包括可编程增益反馈组件。加法器具有合成校准信号输入，当中频合成校准信号被应用到加法器该可编程增益反馈组件的值被配置以发生改变。当信号强度最小化时信号强度指示器被配置以检测可编程增益反馈组件的值并相应地校准ADC。在ADCNTF中的陷波可用于过滤带内量化噪声来提高ADC的SQNR并且在IF接收器通道中最大化ADC的性能。在fIF放置NTF陷波可在fIF周围的窄频带中显著改善ADC性能。在一些实施方案中，ADC包括连续时间Σ-Δ(CT-ΔΣ)ADC。通过校准，ADC可以容纳由于电路的非理想性、错配和其他可能显著降低ADC性能的PVT变化导致的陷波频率变化。校准可以定位NTF陷波尽可能接近fIF。使用被注入到量化器输入的校准信号，搜索算法可以定位陷波在ADC启动的fIF上，同时分辨率提供在NTF系数调整范围内。另一个方面，根据本专利技术的实施方案提供了校准模数转换器的方法。又一个方面，根据本专利技术的实施方案提供了包括模数转换器的中频(IF)接收器。优选地，该接收器是窄带(5kHz至50kHz)、低中频(80kHz至200kHz)的接收器。更进一步的方面，根据本专利技术的实施方案提供了装有中频接收器的收发器。附图说明本专利技术的实施方案现参考附图通过举例的方式将被描述，其中：图1示出了对于增加距离理想状态的陷波位置误差的输出SQNR对应IF频率；图2示出了根据本专利技术实施方案的中频I/Q接收器；图3详细示出了使用在图2的接收器中的具有陷波滤波器的CT-ΔΣADC；图4和5示出了允许图6的反馈路径参数进行调整的电路；图6示出了改变图2的接收器中反馈路径参数的量化器NTF的效果；和图7示出了用于在图2中所示类型的接收器中使用的基于校准方法的互相关。具体实施方式在ADC的NTF中陷波频率距离理想状态的任何偏差可引起在ADC输出SQNR的显著损失并因此整体降低接收器性能。图1示出了在5kHz带宽的对于从±5％到±20％的NTF陷波位置相对于fIF的理想陷波位置误差的ADC的SQNR影响。很显然即使在陷波频率相对小的±5％的偏差ADC的SQNR的3dB降低正经历fIF＝200kHz。对于所有的fIF>170kHz陷波频率±10％的偏差大约有4dB的输出SQNR损失被测量。有许多因素会影响陷波在NTF中的最终位置并且这些中的许多在最终电路实现中不一定很好地被控制。将要理解的是保证陷波内的位置，例如被给出的5％这样电路的非理想性、错配和工艺、电压和温度(PVT)的变化是极其困难的。尽管有非理想性、错配和变化本专利技术的目的是提供陷波可以定位在中间频率的给定范围内的ADC以改善ADC的性能。现在参考图2，示出了根据本专利技术实施方案的带有同相位(I)和正交相位(Q)信号路径的中频(IF)接收器10的框图。接收器10包括低噪声放大器(LNA)后面跟随I/Q混频器12、14、16，其使用本地振荡器18下变频输入的RF信号进入I和Q信号路径。实时带通模拟滤波器(FILT)被用于选择IF频带，随后是可编程增益放大器(PGA)和连续时间Δ-Σ(CT-ΔΣ)模数转换器(ADC)，其在进一步数字滤波之前数字化IF信号，下采样和转换至方框20内的基带而后在控制器22中解调。图3更详细地示出了图2的中频接收器10的示例二阶低通CT-ΔΣADC。二阶结构包括两个积分器24、26、有源加法器28，ADC量化器30和提供反馈路径的电流数模转换器(IDAC)32。术语“噪声传递函数”(NTF)可以参考从量化器输入(q_in)到ADC输出(out_i)的ADC量化器30的传递函数。如果NTF在传递函数中具有陷波，那么在q_in的注入信号可以因此在ADC输出端围绕陷波频率周围区域经历衰减同时最大衰减量处出现在陷波频率本身。在图3所示的二阶结构中NTF零点通过插入带有可编程增益反馈组件(增益)'-g'的从第二积分器26的输出到第一积分器24的输入的额外反馈路径34从其直流缺省位置被转移。第一积分器24、第二积分器26和反馈路径34一起可以被称为积分器。在图示的实施方案中，每个ADC量化器30的NTF中陷波的位置是使用设置增益-g以移位NTF中的零从0Hz(直流)到期望的陷波频率的反馈参数的可编程值进行调节。I通道ADC和Q通道ADC的每个具有许多附加输入连接相应的ADC到接收器控制器22：Sel_i从接收器IF前端断开ADC输入in_i_0和in_i_1，所以校准期间解耦从任何射频信号输入的ADC。同样Sel_q(未示出)被提供用于Q通道ADC。这种方法特别的优点是它允许接收器前端PLL部分的校准与ADC陷波校准平行执行。在本实施方案中，I通道ADC和Q通道ADC的每个分别被校准和依次被校准，但当然如果校准速度是优先于处理资源校准可以并行执行。在该实施方案中，Tune_wav<2：0>是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模数转换器（ADC）包括：积分器、加法器和量化器，所述积分器具有选择性连接至中频（IF）信号的输入的输入和连接到加法器的输出，所述加法器具有连接到量化器输入的输出，所述量化器输出可操作地连接到信号强度指示器，所述积分器包括可编程增益反馈组件，所述加法器具有合成校准信号输入，所述可编程增益反馈组件的值被配置成当所述中频的合成校准信号被应用于所述加法器时发生改变，当所述信号强度最小时所述信号强度指示器被配置以检测所述可编程增益反馈组件的值以校准相应所述ADC。

【技术特征摘要】
2014.07.17 US 14/334,5451.一种模数转换器（ADC）包括：积分器、加法器和量化器，所述
积分器具有选择性连接至中频（IF）信号的输入的输入和连接到加法器的
输出，所述加法器具有连接到量化器输入的输出，所述量化器输出可操作
地连接到信号强度指示器，所述积分器包括可编程增益反馈组件，所述加
法器具有合成校准信号输入，所述可编程增益反馈组件的值被配置成当所
述中频的合成校准信号被应用于所述加法器时发生改变，当所述信号强度
最小时所述信号强度指示器被配置以检测所述可编程增益反馈组件的值
以校准相应所述ADC。
2.根据权利要求1所述的ADC，其中所述信号强度指示器包括离散
傅立叶变换（DFT）组件在所述IF被配置为输出DFT仓值。
3.根据权利要求1所述的ADC，其中所述信号强度指示器包括通道
功率评估器。
4.根据权利要求1所述的ADC，其中所述可编程增益反馈组件包括
连接在所述积分器输出和所述积分器输入之间的电阻器网络。
5.根据权利要求4所述的ADC，其中所述电阻器根据可编程增益值
有选择地切换。
6.根据权利要求4所述的ADC，其中所述电阻器是可变电阻，其值
根据可编程增益值设置。
7.根据权利要求1所述的ADC，其中所述可编程增益反馈组件包括
至少一个连接在所述积分器输出和所述积分器输入之间的数字控制的有
源组件。
8.根据权利要求1所述的ADC，其中所述合成校准信号包括具有多
于两个信号电平的多电平离散值信号。
9.根据权利要求1所述的ADC，其中所述合成校准信号包括准正弦
信号。
10.根据权利要求1所述的ADC，其中所述模数转换器包括连续时间
Σ-Δ（CT-ΔΣ）的ADC还包括连接在所述量化器输出和所述积分器输入
之间的电流DAC（IDAC）。
11.根据权利要求1所述的ADC，其中所述积分器包括二阶积分器，
其包括第一和第二串联连接的积分器，所述第一积分器的输入被连接到所
述加法器的输入并且其中所述可编程反馈路径连接所述第二积分器的输
出到所述第一积分器的输入。
12.根据权利要求1所述的ADC，其中所述可编程反馈路径被配置以
选择性地断开。
13.一种根据权利要求1的用于校准ADC的方法，所述方法包括：
从所述积分...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·K·可尔尼，K·欧多诺休，李宏星，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛;BM