穿过循环滤波器中所有积分器使用内置反馈增加Δ-ΣADC 中的动态范围的方法和装置制造方法及图纸

本公开涉及穿过循环滤波器中所有积分器使用内置反馈增加Δ‑ΣADC中的动态范围的方法和装置。设备包括Δ‑Σ模数转换器(ADC)和基带处理电路。Δ‑ΣADC包括多个串联的积分器级，包括：第一积分器级，操作性地耦合Δ‑ΣADC的输入；主量化电路，包括主ADC电路和主数模转换器(DAC)电路，其中主ADC电路的输入操作性地耦合所述多个积分器级；和第一反馈电路路径，从第一积分器级的输出操作性地耦合Δ‑ΣADC的输入，其中第一反馈电路路径被配置为从Δ‑ΣADC的输入中减去第一积分器级的输出电压。基带电路被配置为当检测到输入电压增加以在Δ‑ΣADC中引起失真时激活第一反馈电路路径。

Methods and devices for increasing the dynamic range of delta sigma ADC using built-in feedback by all integrators in a circular filter.

The present disclosure relates to methods and devices for increasing the dynamic range of delta sigma ADC by using built-in feedback in all the integrators through a circular filter. The device includes delta sigma analog to digital converter (ADC) and baseband processing circuit. The delta sigma ADC includes a plurality of integrator levels, including the first integrator level, operable coupling of the input of the delta sigma ADC; the main quantization circuit, including the master ADC circuit and the master digital to analog converter (DAC) circuit, in which the input of the main ADC circuit is operable to coupling the multiple integrator levels; and the first feedback circuit path, from the first The output of the integrator level is operable to coupling the input of the delta sigma ADC, where the first feedback circuit path is configured to subtract the output voltage from the first integrator level from the input of the delta sigma ADC. The baseband circuit is configured to activate the first feedback circuit path when the input voltage is increased to cause distortion in delta sigma ADC.

【技术实现步骤摘要】
穿过循环滤波器中所有积分器使用内置反馈增加Δ-ΣADC中的动态范围的方法和装置
技术介绍
电子系统可包括模数(A/D)转换器(ADC)。将模拟信号转换为数字量可使电子系统的处理器对系统执行信号处理功能。Δ-ΣADC是一种类型的ADC，广泛用于转换音频频带，精密工业测量应用和物联网(IoT)应用的窄带互联网中的信号。输入电压的幅度可能会限制集成电路Δ-ΣADC的性能不稳定。随着振幅的增大，量化器级可能会过载，导致性能下降。本专利技术人认识到需要改进Δ-ΣADC的动态范围。
技术实现思路
本专利技术通常涉及Δ-Σ模数转换器(ADC)电路，特别涉及改善ADC电路的动态范围。示例性设备包括Δ-Σ模数转换器(ADC)和基带处理电路。Δ-ΣADC包括多个串联的积分器级，包括：第一积分器级，操作性地耦合Δ-ΣADC的输入；主量化电路，包括主ADC电路和主数模转换器(DAC)电路，其中主ADC电路的输入操作性地耦合所述多个积分器级；和第一反馈电路路径，从第一积分器级的输出操作性地耦合Δ-ΣADC的输入，其中第一反馈电路路径被配置为从Δ-ΣADC的输入中减去第一积分器级的输出电压。基带电路被配置为当检测到输入电压增加以在Δ-ΣADC中引起失真时激活第一反馈电路路径，从而增加ADC的动态范围超过全尺寸。本节旨在概述本专利申请的主题。本专利技术不是提供专门的或详尽的解释。包括详细描述以提供有关本专利申请的进一步信息。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似的数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过举例而不是限制的方式说明本文件中讨论的各种实施例。图1是第一阶Δ-ΣADC电路的示例的框图。图2是Σ-ΔADC电路的另一个例子的部分的框图。图3是Σ-ΔADC电路的另一个例子的部分的电路图。图4是无线通信装置的例子的部分的示意图。图5是控制Δ-ΣADC的操作的方法的流程图。具体实施方式图1是第一阶单位Δ-ΣADC的示例的框图。ADC105以采样时钟频率Kfs确定的速率将输入信号(u(t))转换为连续的1和0串行串流。1位数模转换器(DAC)102由串行输出数据流驱动以产生反馈信号。使用求和元件104从输入信号中减去DAC102的输出。通常，求和元件104被实现为诸如积分器106的运算放大器的运算放大器(运算放大器)的求和结点。积分器106对求和元件104的输出进行积分，并且积分器106的输出被施加到时钟锁存比较器108，以在输出端产生1位ADC。Δ-ΣADC电路可以使用比较器将模拟输入量化为数字值。例如，对于1位转换器，量化器确定输入电压是否为一个或零的值。随着输入电压的幅度达到临界点，量化器可能变得过载。这对于单位量化器可能尤其如此。对于单位量化器，传递函数中极点的位置取决于输入。随着输入的增加，量化器传递函数的极点在z平面内移出单位圆，量器可能会超载。当量化器过载时，环路滤波电路的积分器或积分器变得饱和。这种饱和导致信号失真并减少ADC的信号噪声加失真比(SNDR)。图2是Σ-ΔADC电路的另一示例的部分的框图。Σ-ΔADC电路205包括主ADC电路208或比较器以及主DAC电路202。主ADC电路208和主DAC电路202是Δ-ΣADC的主量化电路的组件。Δ-ΣADC电路还具有串联连接的多个积分级(206A、206B...206N)的环路滤波电路212。在正常操作期间，积分器级的运算放大器(运算放大器)不会产生任何限幅。然而，当Δ-ΣADC电路的输入电压超过最大稳定幅度(MSA)时，运算放大器可以开始在输出端被钳位。Δ-ΣADC电路包括从第一积分器级的输出连接到Δ-ΣADC电路的输入的反馈电路路径214。反馈电路路径214可由基带电路216激活。基带电路216可以包括处理电路，例如数字基带处理器。当检测到输入电压增加以引起Δ-ΣADC失真时，基带电路216可激活反馈电路路径。反馈电路路径将第一积分器级206A的输出指向输入，并从求和电路节点204处的Δ-ΣADC的输入中减去第一积分器的输出电压。后续积分器中的任何饱和将导致谐波，但是谐波被参考输入的第一个运算放大器的增益衰减。这提高了Δ-ΣADC的动态范围。为了获得Δ-ΣADC电路的预期性能，来自第一个积分电路输出的信号被量化，并加在Σ-ΔADC电路的输出端。二次量化将另一个误差信号引入需要从最终输出中去除的信号路径中。这可以通过将来自第一积分器的量化输出馈送到滤波器来完成，该滤波器使用前馈电路路径224加在输出端，以模拟其余循环滤波器的反向传递函数。图3是Σ-ΔADC电路的另一示例的部分的电路图。Δ-ΣADC电路305包括主ADC电路308、主DAC电路302和包括四个积分器级306A-306D的四阶环路滤波电路。Δ-ΣADC电路包括从第一积分器级306A的输出到Δ-ΣADC电路的输入端可操作地耦合的反馈电路路径314。反馈电路路径314包括一个反向量化电路318，当反馈电路路径314被激活时，该反馈量化电路318包括用于量化第一积分器级的输出的子-ADC电路320和子-DAC电路322以产生从求和电路节点的输入中减去的电压。反量化器可以与主量化器相同，也可以与主量化器不同。例如，反馈量化器的时钟频率可以高于主量化器。通过量化第一积分器级的输出并在输入超过MSA时从输入中减去输出，第一积分器级306A有效地看到等于输入的输入减去反馈量化器的满量程参考电压Vref2或u(t)–Vref2。这降低了积分器过载的电压。在正常操作中，反馈电路路径未激活。当基带处理电路检测到输入电压增加，导致Δ-ΣADC失真时，反馈电路路径可被基带电路激活。基带电路可以响应于检测到输入超过MSA而激活反馈电路路径314。在一些例子中，基带处理电路响应于检测到信号噪声加失真比(SNDR)小于指定(例如，编程的)SNDR阈值(例如，当SNDR降低到大约三十分贝(30dB))激活反馈电路路径314。在一些例子中，基带电路监视Δ-ΣADC电路305的误码率，并且响应于检测到Δ-ΣADC电路(或包括ADC的接收机链)的误码率大于指定的阈值误码率(例如，1e-4个错误/比特)，激活反馈电路路径314。基带电路可以通过激活一个或多个开关电路来激活反馈电路路径，将反馈电路路径切换到Δ-ΣADC电路中。在变型中，当检测到引起失真的输入的增加时，基带电路可以通过向反馈电路路径的电路元件提供电力来激活反馈电路路径。反馈量化和减法引入的误差存在于环路滤波电路的最终输出中。为了恢复Δ-ΣADC电路的预期性能，反馈量化器的输出将通过适当的滤波返回到主量化器。Δ-ΣADC电路可以包括在Δ-ΣADC电路的输出处的反馈量化电路318到求和电路节点326的前馈电路路径324。第一前馈电路路径使用电路求和节点326将输出中的第一积分器级的量化输出添加到输出中。前馈路径的传递函数328的系数可以使用传输的先验知识来确定环路滤波电路的功能和系数。减少失真的反馈可以包含在更多的积分器级中，而不仅仅是第一积分器级。在图3中，Δ-ΣADC电路305还包括可操作地耦合在第二积分器级306B的输出和第二积分器级的输入之间的第二反馈电路路径330。第二反馈电路路径330包括第二反馈量化电路332。当本文档来自技高网...

【技术保护点】
设备，包括：Δ‑Σ模数转换器(ADC)，包括：多个串联的积分器级，包括操作性地耦合所述Δ‑ΣADC的输入的第一积分器级；包括主ADC电路的主量化电路，其中所述主ADC电路的输入操作性地耦合所述多个积分器级；和第一反馈电路路径，从所述第一积分器级的输出操作性地耦合所述Δ‑ΣADC的输入，其中所述第一反馈电路路径被配置为从所述Δ‑ΣADC的输入中减去所述第一积分器级的输出电压；和基带电路，操作性地耦合所述第一反馈电路路径，并且被配置为当检测到所述输入电压增加以在所述Δ‑ΣADC中引起失真时激活所述第一反馈电路路径。

【技术特征摘要】
2016.11.04 US 15/343,6741.设备，包括：Δ-Σ模数转换器(ADC)，包括：多个串联的积分器级，包括操作性地耦合所述Δ-ΣADC的输入的第一积分器级；包括主ADC电路的主量化电路，其中所述主ADC电路的输入操作性地耦合所述多个积分器级；和第一反馈电路路径，从所述第一积分器级的输出操作性地耦合所述Δ-ΣADC的输入，其中所述第一反馈电路路径被配置为从所述Δ-ΣADC的输入中减去所述第一积分器级的输出电压；和基带电路，操作性地耦合所述第一反馈电路路径，并且被配置为当检测到所述输入电压增加以在所述Δ-ΣADC中引起失真时激活所述第一反馈电路路径。2.权利要求1所述的设备，其中所述第一反馈电路路径包括第一反馈量化电路，被配置为量化所述第一积分器级的输出，并且所述第一反馈电路路径在激活时从所述Σ-ΔADC的输入中减去所述第一积分器级的量化输出。3.权利要求2所述的设备，其中所述第一反馈量化电路包括子-ADC电路，并且所述第一积分器级的输出操作性地耦合所述子-ADC电路的输入。4.权利要求2所述的设备，包括操作性地耦合所述第一反馈量化器的第一前馈电路路径和在所述Δ-ΣADC电路的输出处的求和电路节点，其中所述第一前馈电路路径被配置为当所述第一反馈电路路径被激活时，使用所述电路求和节点将所述第一积分器级的量化输出添加到所述输出。5.权利要求1所述的设备，包括：第二积分器级，操作性地耦合所述第一积分器级的输出；和第二反馈电路路径，从所述第二积分器级的输出操作性地耦合所述第二积分器级的输入，其中所述第二反馈电路路径被配置为从所述第二积分器级的输入中减去所述第二积分器级的输出电压，并且其中所述基带电路被配置为当检测到所述输入电压增加以在Δ-ΣADC中引起失真时激活所述第二反馈电路路径。6.权利要求5所述的设备，其中所述第二反馈电路路径包括第二反馈量化电路，并且所述第二反馈电路路径被配置为当激活时从所述第二积分器级的输入中减去所述第二积分器级的量化输出。7.权利要求6所述的设备，包括操作性地耦合第二反馈量化器的第二前馈电路路径和在Δ-ΣADC电路输出处的求和电路节点，其中所述第二前馈电路路径被配置为当所述第二反馈电路路径被激活时，使用电路求和节点将所述第二积分器级的量化输出添加到所述输出。8.权利要求1所述的设备，其中所述基带电路被配置为检测信号噪声加失真比(SNDR)何时小于指定的SNDR阈值，并且响应于所述检测而激活所述第一反馈电路路径。9.权利要求1所述的设备，其中所述基带电路被配置为检测接收机链的误码率何时大于阈值误码率，并且响应于所述检测而激活所述第一反馈电路路径。10.权利要求1所述的设备，其中所述多个积分器级包括在所述Δ-ΣADC的环路滤波电路中，并且所述第一反馈电路路径被配置为在激活时从所述Σ-ΔADC的输入中减去所述环路滤波电路的第一积分器级的输出电压。11.权利要求1所述的设备，其中所述Δ-ΣADC电路是1位Δ-ΣADC电路。12.一种控制Δ-Σ模数转换器(ADC)的操作的方法，该方法包括：在Δ-ΣADC的输入处接收输入电压，其中所述Δ-ΣADC包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·班纳吉，
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