低噪声量化反馈配置制造技术

本发明专利技术提供了低噪声量化反馈配置。具体地，本文描述的是用于提高ΣΔ调制器的性能的改进设备，ΣΔ调制器可以用作ADC。在一个实施方式中，ΣΔ调制器包括：电压至电流转换器、电容器以及开关，电容器连接在电压至电流转换器的两个输出端之间以接收差分输入电流，开关可以在将电压至电流转换器的每个输出端连接至地而同时使电压至电流转换器的另一输出端断开连接之间切换。在该实施方式中，ΣΔ调制器不具有共模控制环路，并且没有参考电流。这导致复杂度降低，即部件更少以及噪声降低。

Low noise quantization feedback configuration

【技术实现步骤摘要】
低噪声量化反馈配置相关申请的交叉引用本申请要求于2018年6月28日提交的临时申请第62/691,504号的优先权以及于2019年6月26日提交的美国申请第16/454,010号的优先权，这两件申请通过引用将其全部内容并入本文。
本专利技术一般涉及西格玛德尔塔调制器，并且更具体地涉及没有共模控制环路的西格玛德尔塔调制器。
技术介绍
可以在控制环路中使用量化反馈来执行模拟至数字的转换。具有这样的特征的模拟至数字转换器(ADC)通常被称为西格玛德尔塔(ΣΔ)转换器或ΣΔ调制器，调制器术语指的是具有某种符号模式的输出数字数据流或者由控制环路对其施加的调制。术语ΣΔ调制器和噪声整形控制环路在本领域中通常可互换地使用，尽管后者更具描述性。电路设计者经常喜欢使用这样的ΣΔ调制器，因为在许多情况下，这样的ΣΔ调制器可能比其他类型的ADC更容易设计并且制造成本更低。在这样的噪声整形控制环路中，在输入端施加连续的模拟信号，并且从输出端显现表示该信号的数字模式。通过控制环路中的一个或更多个量化元件，例如通过环路中的针对任何给定连续输入量具有离散的非连续输出值集合的非线性元件例如触发器或比较器来产生数字信号。ΣΔ调制通过将反馈参数约束到至少两个特定值的集合中的一个来进行工作，并且任意阶的控制环路确保平均反馈值等于输入。与由量化元件必然引入的理想连续反馈的瞬时偏差表示噪声，并且复杂的、可能高阶的控制环路可以对该噪声进行抑制或“整形”。对噪声进行“整形”意味着对其进行滤波，通常是为了使其不出现在某些频带中。因此，环路进行操作以在某些感兴趣的频带中抑制该噪声，通常以与应用无关的频带中的噪声增加为代价。因此，ΣΔ调制器有时也被称为“噪声整形环路”。在一些ΣΔ调制器中，输入参数是电路的一部分中的电流(或电流差)，并且生成两个或更多个电流(或差电流)以提供反馈。图1示出了现有技术的电路100的示例，其中使输入差电流在晶体管M1和M2的漏极中流动。在这种情况下，必须使“共模电流”平衡，即通过M1和M2的漏极的电流之和必须等于电流源I3、I4和I5中的电流之和。电路100的共模控制部分即晶体管M1和M2下面的部件增加了复杂度和成本。此外，每当电路通过使两个量的差归零来进行操作时，如在电路100中那样，这仅使得这些量的标称值相等；如果量具有相关噪声，则该噪声未被消除，而是作为各个噪声分量的和的平方根保留在两个量的差值中。由于这些原因，通过消除任何共模控制来改善ΣΔ调制器的性能的简单且廉价的方式可能是有用的。
技术实现思路
本申请描述了用于改善ΣΔ调制器的性能的设备和方法。一个实施方式描述了一种设备，包括：电压至电流转换器，该电压至电流转换器包括：第一晶体管和第二晶体管，每个晶体管具有栅极、源极和漏极；输入信号源，其连接在第一晶体管的栅极与第二晶体管的栅极之间，并提供输入信号；电阻器，其连接在第一晶体管的源极与第二晶体管的源极之间；第一电流源，其连接至第一晶体管的源极并连接至电源；第二电流源，其连接至第二晶体管的源极并连接至电源；其中，来自第一晶体管的漏极的电流与来自第二晶体管的漏极的电流之间存在差值，电流之间的差值表示输入信号；电容器，其连接在第一晶体管的漏极与第二晶体管的漏极之间；开关，其连接至第一晶体管的漏极和第二晶体管的漏极并且具有两个位置，第一位置将第一晶体管的漏极连接至地并使第二晶体管的漏极不连接至地，并且第二位置将第二晶体管的漏极连接至地并使第一晶体管的漏极不连接至地；以及控制电路，其测量电容器两端的电压并使得开关在两个位置之间改变，以使电容器上的电荷的平均值保持为零。另一实施方式描述了一种设备，包括：电压至电流转换器，该电压至电流转换器包括：第一晶体管和第二晶体管，每个晶体管具有栅极、源极和漏极；输入信号源，其连接在第一晶体管的栅极与第二晶体管的栅极之间；电阻器，其连接在第一晶体管的源极与第二晶体管的源极之间；第一电流源，其连接至第一晶体管的源极并连接至电源；第二电流源，其连接至第二晶体管的源极并连接至电源；其中，来自第一晶体管的漏极的电流与来自第二晶体管的漏极的电流之间存在差值，电流之间的差值表示输入信号；电容器，其连接在第一晶体管的漏极与第二晶体管的漏极之间；第三晶体管，其具有栅极、源极和漏极，源极和栅极连接至第一晶体管的漏极；第四晶体管，其具有栅极、源极和漏极，源极连接至第一晶体管的漏极；第五晶体管，其具有栅极、源极和漏极，源极和栅极连接至第二晶体管的漏极和第四晶体管的栅极；第六晶体管，其具有栅极、源极和漏极，源极连接至第一晶体管的漏极和第三晶体管的栅极；开关，其连接至第三晶体管的漏极、第四晶体管的漏极、第五晶体管的漏极和第六晶体管的漏极并具有两个位置，第一位置将第三晶体管的漏极和第四晶体管的漏极连接至地并使第五晶体管的漏极和第六晶体管的漏极不连接至地，并且第二位置将第五晶体管的漏极和第六晶体管的漏极连接至地并使第三晶体管的漏极和第四晶体管的漏极不连接至地；以及控制电路，其测量电容器两端的电压并使得开关在两个位置之间改变，以使电容器上的电荷的平均值保持为零。附图说明图1是现有技术中已知的ΣΔ调制器的图。图2是现有技术中已知的另一种ΣΔ调制器的图。图3是根据一个实施方式的没有共模控制环路的ΣΔ调制器的图。图4是根据另一实施方式的没有共模控制环路的ΣΔ调制器的图。图5是根据又一实施方式的没有共模控制环路的ΣΔ调制器的图。具体实施方式本申请描述了一种改进的ΣΔ调制器，该ΣΔ调制器可以用作ADC。在一个实施方式中，ΣΔ调制器不具有共模控制环路，并且没有参考电流。这导致复杂性降低，即，更少的部件，以及降低的噪声。如上所述，图1示出了现有技术的ΣΔ调制器电路100的示例，其中使输入差电流在晶体管M1和M2的漏极中流动。这之所以发生是因为由于输入电压VSIG1，电流源I1和I2的标称相等电流的一部分流过电阻器RSIG1，该输入电压VSIG1被施加到晶体管M1和M2的栅极。具有电流源I1和I2、晶体管M1和M2、电阻器RSIG1和输入电压源VSIG1的电路100的上部的这种配置对于本领域技术人员来说是公知的，并且构成通常所称的电压至电流(V至I)转换器。V至I转换器将输入电压VSIG1转换成输入差电流Iin，该输入差电流Iin从晶体管M1和M2的漏极流到电路100的下部。(在一些应用中，在M1和M2源端子之间施加的输入电流源可以替换输入电压源VSIG1。)输入差电流Iin流入电流源I4和I5，电流源I4和I5也是标称相等电流。因此，如果不存在参考电流源I3和开关S1，则该输入差电流Iin不能通过相等的电流源I4和I5，因此将会累积在电容器C1上。然而，参考电流源I3和开关S1的存在导致I3的电流被加到电流源I4或I5的电流，因此在晶体管M1和M2的漏极处出现不同量的电流。因此，该差值被加到输入差电流Iin或被从输入差电流Iin减去，从而改变电容器C1两端的电压。控制环路(未示出)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：/n电压至电流转换器，所述电压至电流转换器包括：/n第一晶体管和第二晶体管，每个晶体管具有栅极、源极和漏极；/n输入信号源，其连接在所述第一晶体管的栅极与所述第二晶体管的栅极之间，并提供输入信号；/n电阻器，其连接在所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的源极之间；/n第一电流源，其连接至所述第一晶体管的源极并连接至电源；/n第二电流源，其连接至所述第二晶体管的源极并连接至电源；/n其中，来自所述第一晶体管的漏极的电流与来自所述第二晶体管的漏极的电流之间存在差值，所述电流之间的所述差值表示所述输入信号；/n电容器，其连接在所述第一晶体管的漏极与所述第二晶体管的漏极之间；/n开关，其连接至所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极并且具有两个位置，第一位置将所述第一晶体管的漏极连接至地并使所述第二晶体管的漏极不连接至所述地，并且第二位置将所述第二晶体管的漏极连接至所述地并使所述第一晶体管的漏极不连接至所述地；以及/n控制电路，其测量所述电容器两端的电压并使得所述开关在所述两个位置之间改变，以使所述电容器上的电荷的平均值保持为零。/n

【技术特征摘要】
20180628 US 62/691,504;20190626 US 16/454,0101.一种设备，包括：
电压至电流转换器，所述电压至电流转换器包括：
第一晶体管和第二晶体管，每个晶体管具有栅极、源极和漏极；
输入信号源，其连接在所述第一晶体管的栅极与所述第二晶体管的栅极之间，并提供输入信号；
电阻器，其连接在所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的源极之间；
第一电流源，其连接至所述第一晶体管的源极并连接至电源；
第二电流源，其连接至所述第二晶体管的源极并连接至电源；
其中，来自所述第一晶体管的漏极的电流与来自所述第二晶体管的漏极的电流之间存在差值，所述电流之间的所述差值表示所述输入信号；
电容器，其连接在所述第一晶体管的漏极与所述第二晶体管的漏极之间；
开关，其连接至所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极并且具有两个位置，第一位置将所述第一晶体管的漏极连接至地并使所述第二晶体管的漏极不连接至所述地，并且第二位置将所述第二晶体管的漏极连接至所述地并使所述第一晶体管的漏极不连接至所述地；以及
控制电路，其测量所述电容器两端的电压并使得所述开关在所述两个位置之间改变，以使所述电容器上的电荷的平均值保持为零。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述输入信号源是电压源。


3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述输入信号源是电流源。


4.一种设备，包括：
电压至电流转换器，所述电压至电流转换器包括：
第一晶体管和第二晶体管，每个晶体管具有栅极、源极和漏极；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·马丁·马林森，
申请(专利权)人：硅谷介入有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA