用于差模信号和共模信号的双处理路径的自适应模拟‑数字转换器(ADC)拓扑制造技术

一种处理ADC中的麦克风输入以确定麦克风配置的方法是在两个处理路径中处理麦克风输入信号，其中一个处理路径处理差分输入信号之间的差值，并且另一个处理路径处理差分输入信号的平均值。这些处理路径的输出可以被组合以生成表示来自麦克风的模拟信号的数字信号。数字信号包含在麦克风周围的环境中的音频的数字版本，但是还可以用于检测麦克风拓扑并配置处理路径的各方面以匹配检测到的麦克风拓扑。一种用于ADC的装置可以将这两个处理路径实现为两个Δ‑Σ调制器环路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于差模信号和共模信号的双处理路径的自适应模拟-数字转换器(ADC)拓扑相关申请的交叉引用本申请要求于2015年8月14日提交的美国专利申请No.14/826,996的权益，该美国专利申请以全文引用的方式并入本申请。
本公开内容涉及模拟-数字转换器(ADC)。更具体而言，本公开内容的部分涉及使ADC适应于根据不同的输入设备配置而进行操作。
技术介绍
麦克风生成表示麦克风周围的环境中的噪声和声音的电信号。麦克风是许多电子设备的重要设备，因为声音，特别是语音，是通过电子设备在人与电子设备之间以及人与另一个人之间的交互的最重要的方式中的一种。麦克风通常产生模拟信号，但是电子设备内的处理器通常是对数字信号进行操作的数字部件。因此，麦克风的模拟信号必须被转换为数字信号，以便在电子设备内进一步处理。例如，模拟麦克风输出可以被转换成数字信号，以允许个人的语音从一个蜂窝电话传送到另一个蜂窝电话。在另一个示例中，模拟麦克风输出可以被转换为数字信号，以允许蜂窝电话检测来自用户的语音命令。耦合到麦克风用以将模拟信号转换为数字信号的部件是模拟-数字转换器(ADC)。因此，ADC是电子设备中的重要部件。使用ADC的一个复杂性在于，麦克风和ADC之间的耦合配置改变了ADC处理麦克风的模拟输出以生成麦克风输出的数字表示的方式。也就是说，ADC必须与耦合到ADC的特定麦克风相匹配。该限制约束了用户将其电子设备与任何麦克风一起使用的能力。此外，该限制约束了制造商由于供应短缺而替换不同麦克风的能力。在图1A-1D中示出了一些不同的耦合配置。麦克风是全差分(FD)的或伪差分(PD)的，并且AC耦合或DC耦合到模拟-数字转换器(ADC)中。因此，存在需要不同的操作并与ADC接口连接的至少四种不同的麦克风拓扑配置。图1A示出了麦克风和ADC的AC耦合的全差分配置。麦克风102可以提供输出104和106。输出104和106也是到ADC108的输入，其生成包含麦克风102所捕获的声音的数字表示的D输出(Dout)数字信号。在AC耦合的配置中(诸如在图1A中)，电容器112和114耦合在麦克风102和ADC108之间。电容器112和114连同ADC108的输入阻抗一起形成了高通滤波器，以阻止来自麦克风102的DC信号到达ADC108。电容器112和114可以与ADC108一起集成到芯片中，或者与包含ADC108的芯片分开。在任一种情况下，电容器112和114消耗了电子设备中的空间，这增加了电子设备的尺寸和厚度。类似于图1A，图1B示出了麦克风和ADC的AC耦合的伪差分配置。图1B的伪差分配置120类似于图1A的全差分配置110，但是其中麦克风102的一个端子接地到节点116。作为对图1A和图1B的AC耦合的拓扑的替代，可以实施DC耦合的拓扑以将ADC与麦克风接口连接。DC耦合的麦克风拓扑不需要电容器112和114来阻止麦克风输出的DC值。去除电容器降低了成本和尺寸，但需要额外的处理来使ADC与全差分(FD)和伪差分(PD)麦克风兼容。图1C和图1D分别示出了DC耦合的全差分(FD)配置130和DC耦合的伪差分(PD)配置140。额外处理的一个示例是全差分(FD)麦克风102可以提供Vin和Vip的输出值，但是这些值可能彼此不匹配，并且也可能与ADC正确操作的期望的DC值不匹配。需要附加处理的配置的另一个示例是其中Vin信号连接到地116的伪差分(PD)麦克风的配置。在这两个示例中，ADC108必须应用特定于图1C或图1D的麦克风配置的处理。如上面所描述的，图1A、图1B、图1C和图1D中显示的麦克风拓扑的四种配置中的每一种都需要不同的操作并与ADC接口连接。例如，AC耦合的麦克风在ADC的输入处需要电容器来阻止DC信号。作为另一个示例，AC耦合的麦克风需要耦合到ADC的共模电压发生器来设定输入Vin和Vip的DC值。作为又一个示例，DC耦合的全差分麦克风需要由ADC进行处理以将麦克风输入信号匹配到期望的DC值。由于这些不同的要求，ADC传统地被设计为匹配特定的麦克风配置，并且于是通常不能用于其它麦克风配置。在此所提到的缺点仅仅是代表性的，并且包括这些缺点仅仅是为了强调存在对于改善的电气部件的需要，特别是对于在诸如移动电话之类的消费者级设备中采用的ADC。本文所描述的实施例解决了某些缺点，但不一定是在此所描述的或本领域公知的每一个缺点。
技术实现思路
在某些实施例中，模拟-数字转换器(ADC)可以被配置为自动地确定麦克风配置并调整操作以匹配所确定的麦克风配置。因此，无论ADC输入处的麦克风的配置如何，都可以使用单个ADC设备。在选择麦克风之前，该ADC配置可以允许用户不熟悉电子设备的ADC设计。该ADC配置还可以允许制造商制造具有一个ADC的电子设备，但是仍然能够在制造期间改变麦克风配置。例如，如果AC耦合的全差分麦克风出现供应短缺，则制造商可以切换到一些生产批次的AC耦合的伪差分麦克风，而不需要替换电子设备中的ADC。这种考虑是重要的，因为ADC可以与电子设备中的其它部件进行集成，这意味着在生产期间改变麦克风配置可能导致电子设备的显著的重新设计。一种在ADC中处理麦克风输入以确定麦克风配置的方法是在两个处理路径中处理麦克风输入信号，其中一个处理路径处理差分输入信号之间的差值，并且另一个处理路径处理差分输入信号的平均值。这些处理路径的输出可以被组合以生成表示来自麦克风的模拟信号的数字信号。数字信号包含麦克风周围的环境中的音频的数字版本，但是还可以用于检测麦克风拓扑并配置处理路径的各方面以匹配检测到的麦克风拓扑。一种用于ADC的装置可以将这两个处理路径实现为两个Δ-Σ调制器环路。来自输出数字信号的反馈可以在数字-模拟转换器(DAC)中被转换为模拟信号。可以基于麦克风拓扑由控制器来调整这些DAC的操作。模拟-数字转换器(ADC)的改进的操作例如在包括娱乐设备(诸如音频或视频播放器、智能电话、平板计算机和个人计算机)的电子设备中可以是有益的。ADC可以被耦合到这些电子设备内的多个麦克风中的任何一个。ADC可以检测并适应电子设备内使用的麦克风拓扑。尽管该描述涉及与麦克风一起使用的ADC，但是本文所描述的ADC的实施例可以被耦合到除了麦克风以外的模拟设备，并且ADC可以以类似的方式处理该信息。也就是说，本文所描述的模拟-数字转换器(ADC)可以被耦合到提供模拟信号的任何模拟设备，并且该模拟信号需要在数字电子设备中进行处理。此外，本文所描述的ADC可以用于处理模拟信号的任何电子设备中。例如，尽管可以描述诸如蜂窝电话之类的消费者设备的操作，但是ADC可以用于其它部件(诸如音频装备)中。根据一个实施例，一种用于将输入模拟信号转换为输出数字信号的模拟-数字转换器(ADC)可以包括：第一输入节点，其用于接收表示输入模拟信号的差分信号的第一输入；第二输入节点，其用于接收表示输入模拟信号的差分信号的第二输入；共模输入节点，其用于接收参考共模信号；第一处理路径，其耦合到所述第一输入节点并且耦合到所述第二输入节点，其中，所述第一处理路径被配置为在第一处理输出节点处输出指示所接收的差分信号的第一数字信号；第二处理路径，其耦合到所述第一输入节点、耦合到所述第二输入节点并耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将输入模拟信号转换为输出数字信号的模拟‑数字转换器(ADC)，包括：第一输入节点，所述第一输入节点用于接收表示所述输入模拟信号的差分信号的第一输入；第二输入节点，所述第二输入节点用于接收表示所述输入模拟信号的差分信号的第二输入；共模输入节点，所述共模输入节点用于接收参考共模信号；第一处理路径，所述第一处理路径被耦合到所述第一输入节点并被耦合到所述第二输入节点，其中，所述第一处理路径被配置为在第一处理输出节点处输出指示所接收的差分信号的第一数字信号；第二处理路径，所述第二处理路径被耦合到所述第一输入节点、被耦合到所述第二输入节点并被耦合到所述共模输入节点，其中，所述第二处理路径被配置为在第二处理输出节点处输出指示所接收的差分信号的平均值与所述参考共模信号之间的比较结果的第二数字信号；以及组合器模块，所述组合器模块被耦合到所述第一处理路径的所述第一处理输出节点和所述第二处理路径的所述第二处理输出节点，其中，所述组合器模块被配置为至少部分地基于所述第一数字信号和所述第二数字信号来生成输出数字信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.14 US 14/826,9961.一种用于将输入模拟信号转换为输出数字信号的模拟-数字转换器(ADC)，包括：第一输入节点，所述第一输入节点用于接收表示所述输入模拟信号的差分信号的第一输入；第二输入节点，所述第二输入节点用于接收表示所述输入模拟信号的差分信号的第二输入；共模输入节点，所述共模输入节点用于接收参考共模信号；第一处理路径，所述第一处理路径被耦合到所述第一输入节点并被耦合到所述第二输入节点，其中，所述第一处理路径被配置为在第一处理输出节点处输出指示所接收的差分信号的第一数字信号；第二处理路径，所述第二处理路径被耦合到所述第一输入节点、被耦合到所述第二输入节点并被耦合到所述共模输入节点，其中，所述第二处理路径被配置为在第二处理输出节点处输出指示所接收的差分信号的平均值与所述参考共模信号之间的比较结果的第二数字信号；以及组合器模块，所述组合器模块被耦合到所述第一处理路径的所述第一处理输出节点和所述第二处理路径的所述第二处理输出节点，其中，所述组合器模块被配置为至少部分地基于所述第一数字信号和所述第二数字信号来生成输出数字信号。2.根据权利要求1所述的模拟-数字转换器(ADC)，还包括控制器，所述控制器被配置为执行包括以下的步骤：接收所述输出数字信号；至少部分地基于所接收的输出数字信号来确定被耦合到所述第一输入节点和所述第二输入节点的输入设备的耦合配置；以及至少部分地基于所确定的耦合配置来调整所述模拟-数字转换器(ADC)的操作。3.根据权利要求2所述的模拟-数字转换器(ADC)，其中，确定所述模拟-数字转换器(ADC)的所述耦合配置的步骤包括以下步骤中的至少一个步骤：确定所述输入设备的所述耦合配置是AC耦合的全差分的；确定所述输入设备的所述耦合配置是AC耦合的伪差分的；确定所述输入设备的所述耦合配置是DC耦合的全差分的；以及确定所述输入设备的所述耦合配置是DC耦合的伪差分的。4.根据权利要求2所述的模拟-数字转换器(ADC)，还包括：第一数字输出数据节点，所述第一数字输出数据节点被耦合到所述组合器模块；第二数字输出数据节点，所述第二数字输出数据节点被耦合到所述组合器模块，其中，在所述第一数字输出数据节点和所述第二数字输出数据节点处的输出是所述输出数字信号的表示；第一数字-模拟转换器(DAC)，所述第一数字-模拟转换器(DAC)被耦合到所述第一数字输出数据节点并被耦合到所述第一处理路径的至少第一输入；以及第二数字-模拟转换器(DAC)，所述第二数字-模拟转换器(DAC)被耦合到所述第二数字输出数据节点并被耦合到所述第一处理路径的至少第二输入，其中，所述控制器被耦合到所述第一DAC和所述第二DAC，并且还被配置为通过执行包括以下的步骤来调整所述模拟-数字转换器(ADC)的操作：至少部分地基于所接收的数字输出数据来操作所述第一DAC和所述第二DAC。5.根据权利要求1所述的模拟-数字转换器(ADC)，还包括：第一数字输出数据节点，所述第一数字输出数据节点被耦合到所述组合器模块；以及第二数字输出数据节点，所述第二数字输出数据节点被耦合到所述组合器模块，其中，所述组合器模块被配置为在所述第一数字输出数据节点和所述第二数字输出数据节点处输出所述输出数字信号，其中，所述组合器模块至少部分地基于所述第一处理路径的输出与所述第二处理路径的输出的总和在所述第一数字输出数据节点处输出第一数字信号，并且其中，所述组合器至少部分地基于所述第一处理路径的输出与所述第二处理路径的输出之间的差值而在所述第二数字输出数据节点处输出第二数字信号。6.根据权利要求1所述的模拟-数字转换器(ADC)，其中，所述第一处理路径包括第一Δ-Σ调制器环路，并且其中，所述第二处理路径包括第二Δ-Σ调制器。7.根据权利要求1所述的模拟-数字转换器(ADC)，其中，所述第一输入节点和所述第二输入节点被配置为耦合到具有差分输出的麦克风。8.一种方法，包括：通过模拟-数字转换器(ADC)来接收模拟差分信号的第一输入；通过所述模拟-数字转换器(ADC)来接收所述模拟差分信号的第二输入；通过所述模拟-数字转换器(ADC)在第一处理环路中处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·赞巴吉，Y·莫尔塔扎维，A·布伦南，J·L·梅兰桑，
申请(专利权)人：思睿逻辑国际半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB