具有非线性特性的估量方法技术

一种电路(100)包括逐次逼近型模数转换器(110)，该转换器包括反馈支路(120)并且例如根据估量方法来操作。反馈支路(120)被设置成根据预定函数(170)来转换数字信号(184)并且进一步将经转换的数字信号(184)转换成模拟反馈信号(186)。例如，该预定函数(170)可以是指数函数。由此，借助非线性特性(800)来将输入信号(182)转换成输出信号(187)是可能的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的不同实施方式涉及一种包括逐次逼近型模数转换器的电路以及一种混合模数转换器。不同实施方式尤其涉及用于将具有非线性特性的模拟输入信号转换成数字输出信号的技术。
技术介绍
在各种应用中，在大动态范围上将作为输入信号的模拟交流电压信号(AC信号)的功率确定为数字值可以是值得做的。此外，各种技术是已知的，例如峰值检测或限幅放大器。然而，此类技术具有如下缺点：这些技术并不确定有效值，例如均方根(英语：rootmeansquare,RMS)。因此，此类技术可能尤其与AC信号的调制技术具有相关性和/或与峰值功率和均值之比(例如，通过峰值因数来描述)具有相关性。为了确定RMS值，已知首先对AC信号取平方并且随后借助对数模拟放大器来在模拟域中转换该AC信号的技术。随后借助模数转换器(英语：Analog-to-DigitalConverter；ADC)来进行模数(AD)转换，以便获得数字输出信号。此外，可以例如使用根据估量方法来操作的ADC；这种ADC通常被称为逐次逼近型ADC(SAR-ADC)。在此参见Tietze、Schenk、Gamm的“半导体电路技术”第14版(2012)，章节17.2.2“具有开关电压的估量方法”。然而，用于确定RMS值的这种技术具有如下缺点：由于借助模拟放大器在模拟域中进行的对数放大，可能存在与边界条件(例如工艺公差、温度和供电电压)的显著相关性。输出信号可能随后相应地畸变。AD转换的精度可能下降。
技术实现思路
因此，存在对改进的AD转换技术的需要。特别地，存在对使得能够可靠且准确地转换具有带有大动态范围的功率曲线的输入信号的技术的需要。此任务通过独立权利要求的特征来解决。从属权利要求限定各实施方式。根据一个实施方式，本专利技术涉及一种电路。该电路包括SAR-ADC。该SAR-ADC包括反馈支路。该反馈支路被设置成根据预定函数来转换数字信号并且进一步将经转换的数字信号转换成模拟反馈信号。根据一个实施方式，本专利技术涉及一种方法。该方法包括借助SAR-ADC的反馈支路、根据预定函数来转换数字信号。该方法进一步包括借助SAR-ADC的反馈支路来将经转换的数字信号转换成模拟反馈信号。根据一个实施方式，本专利技术涉及一种混合ADC。该混合ADC包括比较器，该比较器被设置成将模拟输入信号与反馈信号相比较并且基于该比较来提供结果信号。该输入信号具有带有第一区域和第二区域的功率曲线。第一区域对应于比第二区域小的功率。该混合ADC进一步包括SAR寄存器，该SAR寄存器被设置成基于结果信号来迭代地调整数字信号。该混合ADC被设置成借助非线性特性来转换具有可识别的灵敏度的输入信号的第一区域。上述特征和下述特征不仅可在相应的显式说明的组合中使用，而且可以在其他组合中或者单独地使用，而不会脱离本专利技术的保护范围。【附图描述】图1解说了根据各种实施方式的电路，其中该电路包括具有反馈支路的SAR-ADC，其中在反馈支路中布置逻辑元件，该逻辑元件被设置成根据预定函数来转换数字信号。图2对应于图1，其中逻辑元件被设置成根据预定函数、基于存储在存储器中的查找表来转换数字信号。图3对应于图2，其中该电路进一步具有温度传感器，其中预定函数具有温度相关性。图4对应于图2，其中预定函数与检测器的工作状态具有相关性，该检测器向SAR-ADC输出模拟输入信号。图5对应于图1，其中SAR-ADC的反馈支路进一步包括可选择性地激活的旁路，该旁路被设置成绕过数字逻辑元件。图6解说了根据各种实施方式的非线性指数型预定函数，其中这些函数通过斜率和零点偏移来表征。图7解说了输入信号的功率曲线，其中该功率曲线具有大动态范围。图8解说了SAR-ADC的非线性特性。图9解说了SAR-ADC的非线性特性的灵敏度区域。图10是根据各种实施方式的方法的流程图。图11解说了根据已知的参考实现的SAR-ADC。【符号说明】100电路101检测器110SAR-ADC111比较器112SAR寄存器113数字逻辑元件114DA转换器元件120反馈支路151存储器152温度传感器170预定函数181信号182输入信号183结果信号184数字信号185经转换的数字信号186反馈信号187输出信号600旁路700功率曲线710功率711第一区域712第二区域720动态范围800非线性特性/线性特性900灵敏度A1步骤A2步骤【具体实施方式】接下来参照附图根据优选实施方式来更详细地阐释本专利技术。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。这些附图是本专利技术的各种实施方式的示意性表示。在附图中，所示出的元件未必是按比例示出的。更确切地说，在附图中示出的各种元件被描述成使本领域技术人员能够理解其功能和一般目的。在附图中示出的功能性单元和元件之间的连接和耦合也可以被实现为间接连接或耦合。连接或耦合可被有线或无线地实现。功能性单元可被实现为硬件、软件、或硬件和软件的组合。接下来描述涉及模拟输入信号的AD转换的技术；由此获得数字输出信号。特别地，AD转换基于SAR-ADC或估量方法。在此，使用使得能够对具有大动态范围的输入信号执行特别准确且可靠的AD转换的技术。动态范围可以指代输入信号的某个特征参数，例如功率。在此，根据各种实施方式的SAR-ADC被设置成借助非线性特性来转换输入信号的功率曲线的具有大灵敏度的第一区域并且转换输入信号的功率曲线的具有小灵敏度的第二区域。由此可以达成能够在输入信号的功率曲线的大动态范围上提供具有足够的或者特别是可识别的灵敏度的输出信号。在各种实施方式中，AD转换的非线性特性可以适于提供输入信号的功率的RMS值。就此而言，尤其可以将对数标度(例如dB标度)转换成线性标度。这种技术可以尤其在输入级方面应用于无线电信道的无线传输。一个具体应用为根据(电气和电子工程师协会)IEEE802.11标准族的无线局域网(WLAN)传输。另一应用领域为借助蜂窝技术(例如通过第三代伙伴项目(3GPP)指定的蜂窝技术)的无线传输。又一应用领域为结合物联网(英文：InternetofThings,IOT)技术的无线传输。在此类应用中，输入信号的功率通常在大动态范围内、例如在80-90dB的范围内变化。此类技术还可以例如结合WLAN接入点(英语：WLANAccessPointofaGateway(网关的WLAN接入点))在“联网家庭”领域中使用。在图1中示出了包括SAR-ADC110的电路100。例如，电路100可布置在单个半导体芯片或经连接芯片上。SAR-ADC110接收模拟输入信号182并且输出数字输出信号187。数字输出信号187可以例如指示模拟输入信号182的振幅。数字输出信号187可以例如指示输入信号182的RMS值。SAR-ADC110接收来自检测器101的输入信号182。检测器101可被设置成例如基于物理测量值181来提供输入信号182。在各种实施方式中，检测器101例如是乘法器或平方器元件也是可能的，该乘法器或平方器元件改变模拟信号181以获得输入信号182。在各种实施方式中，检测器101还可实现采样-保持电路(英文：sample-and-hold)。例如，检测器101在此方面具有实现低通滤波器的电容器是可能的。替换地或附加地，在各种实施方式中，检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路(100)，其包括：逐次逼近型模数转换器SAR‑ADC(110)，其中所述SAR‑ADC(110)包括反馈支路(120)，其中所述反馈支路(120)被设置成根据预定函数(170)来转换数字信号(184)并且进一步将经转换的数字信号(185)转换成模拟反馈信号(186)。

【技术特征摘要】
2015.08.05 DE 102015112852.71.一种电路(100)，其包括：逐次逼近型模数转换器SAR-ADC(110)，其中所述SAR-ADC(110)包括反馈支路(120)，其中所述反馈支路(120)被设置成根据预定函数(170)来转换数字信号(184)并且进一步将经转换的数字信号(185)转换成模拟反馈信号(186)。2.如权利要求1所述的电路(100)，其特征在于，所述反馈支路(120)包括数字逻辑元件(113)和数模转换器元件(114)，其中所述数字逻辑元件(113)被设置成根据所述预定函数(170)来转换所述数字信号(184)，其中所述数模转换器元件(114)被设置成将所述经转换的数字信号(184)转换成所述模拟反馈信号(186)。3.如权利要求2所述的电路(100)，其特征在于，所述电路进一步包括：存储器(151)，其被设置成存储建立所述预定函数(170)的查找表，其中所述数字逻辑元件(113)被设置成根据基于所述查找表的所述预定函数(170)来转换所述数字信号(184)。4.如权利要求2或3所述的电路(100)，其特征在于，所述反馈支路(120)进一步包括可选择性地激活的旁路(600)，所述旁路被设置成绕过所述数字逻辑元件(113)。5.如权利要求1所述的电路(100)，其特征在于，所述预定函数(170)是非线性函数。6.如权利要求1所述的电路(100)，其特征在于，所述预定函数(170)是指数函数。7.如权利要求1所述的电路(100)，其特征在于，所述预定函数(170)具有零点偏移。8.如权利要求1所述的电路(100)，其特征在于，所述反馈支路(120)被设置成在第一工作模式中根据所述预定函数(170)来转换所述数字信号(184)并且在第二工作模式中根据另一预定函数(170)来转换所述数字信号(184)。9.如权利要求8所述的电路(100)，其特征在于，所述另一预定函数(170)是恒等函数。10.如权利要求1所述的电路(100)，其特征在于，所述电路进一步包括：温度传感器(152)，其被设置成向所述数字逻辑元件(113)输出控制信号，其中所述控制信号指示所测得的温度，其中所述预定函数(170)与所测得的温度具有相关性。11.如权利要求1所述的电路(100)，其特征在于，所述电路进一步包括：检测器(101)，其被设置成向所述SAR-ADC(110)输出模拟输入信号(182)。12.如权利要求11所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·洛佩斯迪亚斯，T·尼德尔弗里尼格尔，A·卡尔，S·特劳特曼，
申请(专利权)人：领特公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE