调制器制造技术

本申请涉及时间编码调制器TEM。TEM接收输入信号且输出时间编码输出信号。滤波器布置接收输入信号和来自TEM输出的反馈信号，且至少部分地基于反馈信号生成经滤波的信号。比较器接收经滤波的信号且至少部分地基于经滤波的信号输出时间编码信号。时间编码调制器在滤波器布置被配置为有源滤波器的第一模式中能操作，且在滤波器布置被配置为无源滤波器的第二模式中能操作。滤波器布置可包括运算放大器、电容和开关网络。在第一模式中，运算放大器被启用且与电容耦合以提供有源滤波器。在第二模式中，运算放大器被禁用且电容被耦合至用于反馈信号的信号路径以提供无源滤波器。

【技术实现步骤摘要】
调制器
本公开内容的代表性实施方案的领域涉及与用于信号调制的调制器有关或相关的方法、装置和/或实施方式，且尤其涉及时间编码调制器，诸如用于生成脉冲宽度调制信号的调制器。
技术介绍
信号调制器在许多应用中被利用，例如作为从模拟信号到数字信号的转换的一部分。例如，Σ-Δ(ΣΔ)调制器(SDM)是一种类型的信号调制器，该信号调制器可以被用来以固定采样率将输入模拟信号转换成包括一系列数字1和0的脉冲密度调制(PDM)信号，其中1和0的相对密度对应于模拟信号的振幅。然而，固定采样频率不可避免地将量化噪声引入到信号内，且SDM通常还包括至少一个功能运算放大器。时间编码调制器(TEM)是将输入信号编码成时间编码数据流的调制器。时间编码的一个特殊形式是脉冲宽度调制(PWM)。在PWM信号中，相较于在一个循环周期内任何其他信号电平的任何周期的持续时间，通过一个给定的输出信号电平(例如，第一信号电平的脉冲的持续时间或宽度)来编码输入值。对于常规的二电平PWM信号，可以通过第一信号电平的脉冲在该循环周期内的占空比(即，该循环周期的花费在第一输出信号电平处的比例)来编码输入信号值。时间编码调制器可通过将输入信号与周期性参考信号(诸如，三角波形)进行比较来将输入信号编码成PWM信号，以通过输出信号中脉冲的持续时间来对输入信号进行编码。然而，这需要生成适当准确的周期性参考信号的电路系统和/或运算放大器(op-amp)电路系统。通常，期望存在例如可以被用作信号转换器(诸如，模数转换器(ADC))的一部分的较小的和/或较低功率的调制器。特别地，在一些应用中，调制器可以在如下信号路径中使用，例如，作为ADC的一部分：该信号路径可以意在连续地操作以能够在任何时间接收数据，但是在该信号路径中仅可以周期性地接收感兴趣的数据。例如，一些设备(诸如移动电话、语音(voice)助手、个人助手等)可能具有能够响应于语音命令的功能。因此，这样的设备可以具有用于接收声音信号的麦克风、用于将所接收的音频转换成数字信号的ADC、以及用于处理数字音频以识别说出的命令的话音(speech)识别处理器。在一些情况下，可以通过用户与设备的某个用户界面进行物理交互来启用语音控制功能，因此，仅响应于这样的用户输入，才可以启用包括ADC和话音处理器的相关信号路径。然而，为了方便的免提用户体验，将期望的是，用户能够直接说出命令而不必首先例如通过按下按钮来启动设备。这样的功能要求相关信号路径能够在任何时间接收和识别合适的所说出的命令。然而，使麦克风、ADC和话音处理器都持续地通电和活动(active)将涉及相当大且连续的功率消耗，且尤其对于电池供电的设备而言，功率消耗是重要的。类似的考虑也适用于可以被布置成接收以超声频率发射的数据以用于机器对机器通信的电路系统和麦克风。因此，已知的是，除非且直到确定在麦克风的输出中存在显著的信号内容，且在一些实施方式中，确定显著的活动对应于特定的感兴趣的信号(例如，话音或超声数据信号)，否则一些元件(诸如，话音处理器)可能被禁用或大体上未被供电。为了提供此功能，麦克风和ADC可以被供电，且通过对所得到的数字音频信号的某一最少的处理来确定是否存在任何显著的活动。如果检测到显著的活动，则可能地在一系列阶段中启用其他处理元件，例如以验证该活动对应于话音和/或对应于限定的命令词语或短语和/或对应于特定用户。以此方式，仅麦克风和ADC以及一些最小活动检测器被连续地通电且活动。因此，对于这样的“永远开启(alwayson)”操作，期望的是，ADC能够以相对低的功率消耗操作。一旦确认了相关活动，则可以充分地启用多种附加处理模块来处理信号，例如，以施加话音处理，且在一些应用中，可能期望的是，信号路径具有相对高的质量，以便减少处理中的误差。附加地或替代地，麦克风和ADC也可能在其他时间被用于其他目的。例如，相同的麦克风和ADC也可以被用于例如语音呼叫或记录音频，以便避免必须提供完全单独的音频路径。对于这样的其他使用，高质量的音频信号可能是期望的，因此可能期望的是ADC以相对高的质量操作。
技术实现思路
本公开内容的多个实施方案涉及改善的时间编码调制器。根据本公开内容的一方面，提供了一种时间编码调制器装置，包括：一个用于接收输入信号的输入和一个用于输出输出信号的输出；一个滤波器布置，被配置为接收该输入信号以及接收来自该输出的反馈信号，且至少部分地基于该反馈信号生成经滤波的信号；以及一个比较器，被配置为接收该经滤波的信号且至少部分地基于该经滤波的信号来输出时间编码信号，其中时间编码调制器在第一模式和第二模式中能操作，在该第一模式中，该滤波器布置被配置为有源滤波器，在该第二模式中，该滤波器布置被配置为无源滤波器；以及其中该输出信号基于该时间编码信号。该滤波器布置可以至少包括第一运算放大器，该第一运算放大器在该第一模式中被启用且在该第二模式中被禁用。该滤波器布置可以至少包括第一电容和一个开关网络。该开关网络可以包括多个开关，所述多个开关能操作以经由该滤波器布置而在所述第一模式和第二模式中建立不同的信号路径。在一些实施方式中，在该第一模式中，该滤波器布置可以被配置为将该第一电容耦合在该第一运算放大器两端。在一些实施方式中，该滤波器布置可以被配置为使得，在该第一模式中，该输入信号与该反馈信号组合且被供应至该第一运算放大器的一个输入，使得该经滤波的信号取决于组合的输入信号和反馈信号。在这样的模式中，该比较器可以被配置为将该经滤波的信号与至少一个限定的阈值进行比较。在一些实施方式中，该滤波器布置可以被配置为使得，在该第二模式中，该反馈信号被供应至该滤波器布置的第一节点，且该第一电容被耦合在所述第一节点和一个限定的参考电压之间。在一些实施方式中，在该第二模式中，控制该第一运算放大器的一个输出级以提供此限定的参考电压。在一些实施方式中，在该第二模式中，该滤波器布置可以被配置为使得该输入信号与该反馈信号在该第一节点处组合，使得该经滤波的信号取决于组合的输入信号和反馈信号。在这样的第二模式中，该比较器可以被配置为将该经滤波的信号与至少一个限定的阈值进行比较。替代地，在一些实施方式中，该第二模式中，该滤波器布置可以被配置为使得该第一节点被耦合至该比较器的一个输入，使得该经滤波的信号取决于该反馈信号，且该输入信号可以被供应至该比较器的另一输入，使得该比较器被配置为将该经滤波的信号与该输入信号进行比较。在这样的情况下，该滤波器布置可以被配置为使得，在该第一模式中，该经滤波的信号被供应至该比较器的第一比较器输入，其中该比较器的第二比较器输入被耦合至一个阈值信号，且在该第二模式中，该经滤波的信号被供应至该第二比较器输入，且该输入信号被供应至该第一比较器输入。该时间编码调制器装置可以包括一个受控反相器，用于在所述第一模式和第二模式的一个模式中，选择性地使从该比较器所输出的该时间编码信号反相，且在所述第一模式和第二模式的另一模式中，选择性地不使从该比较器所输出的该时间编码信号反相。该比较器可以是迟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时间编码调制器装置，包括：/n一个用于接收输入信号的输入和一个用于输出输出信号的输出；/n一个滤波器布置，被配置为接收该输入信号以及接收来自该输出的反馈信号，且至少部分地基于该反馈信号生成经滤波的信号；以及/n一个比较器，被配置为接收该经滤波的信号且至少部分地基于该经滤波的信号来输出时间编码信号，/n其中时间编码调制器在第一模式中和在第二模式中能操作，在该第一模式中，该滤波器布置被配置为有源滤波器，在该第二模式中，该滤波器布置被配置为无源滤波器；以及/n其中该输出信号基于该时间编码信号。/n

【技术特征摘要】
20180925 US 16/1415551.一种时间编码调制器装置，包括：
一个用于接收输入信号的输入和一个用于输出输出信号的输出；
一个滤波器布置，被配置为接收该输入信号以及接收来自该输出的反馈信号，且至少部分地基于该反馈信号生成经滤波的信号；以及
一个比较器，被配置为接收该经滤波的信号且至少部分地基于该经滤波的信号来输出时间编码信号，
其中时间编码调制器在第一模式中和在第二模式中能操作，在该第一模式中，该滤波器布置被配置为有源滤波器，在该第二模式中，该滤波器布置被配置为无源滤波器；以及
其中该输出信号基于该时间编码信号。


2.根据权利要求1所述的时间编码调制器装置，其中该滤波器布置包括第一运算放大器，该第一运算放大器在该第一模式中被启用且在该第二模式中被禁用。


3.根据权利要求2所述的时间编码调制器装置，其中该滤波器布置包括第一电容和一个开关网络，该开关网络包括多个开关，所述多个开关能操作以经由该滤波器布置在所述第一模式和第二模式中建立不同的信号路径。


4.根据权利要求3所述的时间编码调制器装置，其中在该第一模式中，该滤波器布置被配置为将该第一电容耦合在该第一运算放大器两端。


5.根据权利要求2至4中的任一项所述的时间编码调制器装置，其中在该第一模式中，该滤波器布置被配置为使得该输入信号与该反馈信号组合且被供应至该第一运算放大器的一个输入，使得该经滤波的信号取决于组合的输入信号和反馈信号，且其中该比较器被配置为将该经滤波的信号与至少一个限定的阈值进行比较。


6.根据权利要求3至5中的任一项所述的时间编码调制器装置，其中在该第二模式中，该滤波器布置被配置为使得该反馈信号被供应至该滤波器布置的第一节点，且该第一电容被耦合在所述第一节点和一个限定的参考电压之间。


7.根据权利要求6所述的时间编码调制器装置，其中在该第二模式中，控制该第一运算放大器的一个输出级，以提供所述限定的参考电压。


8.根据权利要求6或7所述的时间编码调制器装置，其中在该第二模式中，该滤波器布置被配置为使得该输入信号与该反馈信号在该第一节点处组合，使得该经滤波的信号取决于组合的输入信号和反馈信号，且其中该比较器被配置为将该经滤波的信号与至少一个限定的阈值进行比较。


9.根据权利要求6或7所述的时间编码调制器装置，其中在该第二模式中，该滤波器布置被配置为使得该第一节点被耦合至该比较器的一个输入，使得该经滤波的信号取决于该反馈信号，且该输入信号被供应至该比较器的另一输入，使得该比较器被配置为将该经滤波的信号与该输入信号进行比较。


10.根据权利要求8所述的时间编码调制器装置，其中该滤波器布置被配置为使得在该第一模式中，该经滤波的信号被供应至该比较器的第一比较器输入，其中该比较器的第二比较器输入被耦合至一个阈值信号，且在该第二模式中，该经滤波的信号被供应至该第二比较器输入，且该输入信号被供应至该第一比较器输入。


11.根据权利要求1至9中的任一项所述的时间编码调制器装置，其中该时间编码调制器装置包括一个受控反相器，用于在所述第一模式和第二模式的一个模式中，选择性地使从该比较器所输出的该时间编码信号反相，且在所述第一模式和第二模式的另一模式中，选择性地不使从该比较器所输出的该时间编码信号反相。


12.根据任一项前述权利要求所述的时间编码调制器装置，其中该比较器是迟滞比较器。


13.根据权利要求12所述的时间编码调制器装置，其中由该迟滞比较器所施加的迟滞是可控地可变的，且该时间编码调制器装置被配置为使得所施加的迟滞在所述第一模式和第二模式中是不同的。


14.根据任一项前述权利要求所述的时间编码调制器装置，其中该时间编码调制器装置包括一个延迟元件，该延迟元件被配置为在该时间编码信号的状态的改变与该反馈信号的状态的对应的改变之间施加延迟。


15.根据权利要求14所述的时间编码调制器装置，其中由该延迟元件所施加的延迟是可控地可变的，且该时间编码调制器装置被配置为使得所施加的延迟在所述第一模式和第二模式中是不同的。


16.根据任一项前述权利要求所述的时间编码调制器装置，其中该滤波器布置被配置为使得在该第一模式中，该有源滤波器是二阶滤波器或更高阶滤波器。


17.根据权利要求16所述的时间编码调制器装置，其中该滤波器布置还至少包括第二运算放大器和第二电容，且其中：
在该第一模式中，该第二运算放大器被启用且该第二电容被耦合在该第二运算放大器两端，以及该第二运算放大器被配置为与该第一运算放大器一起形成二阶滤波器或更高阶滤波器；以及
在该第二模式中，该第一运算放大器和该第二运算放大器这二者都被禁用。


18.根据任一项前述权利要求所述的时间编码调制器装置，其中该滤波器布置包括一个电流生成器，该电流生成器被配置为接收该反馈信号，且基于该反馈信号来供应限定幅度但相反极性的第一导引电流或第二导引电流。


19.根据任一项前述权利要求所述的时间编码调制器装置，还包括一个模式控制器，用于选择性地控制在该第一模式或该第二模式中操作。


20.根据权利要求19所述的时间编码调制器装置，其中该模式控制器被配置为基于该输出信号来控制该时间编码调制器电路在该第一模式或该第二模式中操作。


21.根据任一项前述权利要求所述的时间编码调制器装置，还包括一个光电检测器，该光电检测器被配置为生成所述输入信号。


22.根据权利要求21所述的时间编码调制器装置，其中该光电检测器包括一个光电二极管。


23.根据权利要求22所述的时间编码调制器装置，其中该光电二极管在光伏操作模式以及光电导操作模式中选择性地能操作。


24.根据权利要求23所述的时间编码调制器装置，该时间编码调制器装置被配置为使得，当该时间编码调制器在该第一模式中操作时，该光电二极管在该光电导操作模式中操作，且当该时间编码调制器在该第二模式中操作时，该光电二极管在该光伏操作模式中操作。


25.根据权利要求23或24在直接地或间接地从属于权利要求20时所述的时间编码调制器装置，其中该模式控制器还被配置为控制该光电二极管在该光电导操作模式或该光伏操作模式中操作。


26.一种电路，包括根据任一项前述权利要求所述的时间编码调...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·莱索，
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