具有多模式高通滤波器的多路径模拟系统技术方案

一种系统可以包括高通滤波器，所述高通滤波器具有用于接收输入信号的输入端、用于生成输出信号的输出端、耦合在所述输入端和所述输出端之间的电容器、耦合在所述输出端和参考电压之间的开关电容电阻器、以及控制电路，所述控制电路被配置为控制参考电压以消除泄漏到被耦合到输出端的电路中的电流。所述输入端、所述输出端、所述电容器和所述开关电容电阻器可以被设置成生成作为输入信号的高通滤波版本的输出信号，并且所述高通滤波器可以被配置成在至少包括高阻抗模式和低阻抗模式的多个模式下操作，在所述低阻抗模式下，开关电容电阻器的电阻显著小于处于所述高阻抗模式下时的电阻。一种系统可以包括多个处理路径，所述多个处理路径具有被配置为基于模拟输入信号生成第一数字信号的第一路径和被配置为基于所述模拟输入信号生成第二数字信号的第二路径，所述第二路径具有高通滤波器，用于在所述模拟输入信号被所述第二路径的剩余部分处理之前对所述模拟输入信号进行滤波，并且所述高通滤波器具有转折频率。控制电路可以被配置成基于所述模拟输入信号的特性来确定要被组合成输出数字信号的第一数字信号和第二数字信号的频率相关加权比例。所述频率相关加权比例被配置成使得所述数字输出信号包括低于所述转折频率的第一数字信号的频谱内容，以得到低于被滤波的转折频率的第二数字信号的频谱内容。一种系统可以包括用于接收输入信号的输入端、用于生成输出信号的输出端、耦合在输入端和输出端之间的电容器、耦合到输出端并具有包括第一模式和第二模式的多个模式的可变电阻器，在所述第一模式中可变电阻器具有第一电阻，在所述第二模式中可变电阻器具有第二电阻，以及控制电路，所述控制电路被配置为确定输入信号和输出信号之间的差值并且当所述差值小于预定阈值时在多个模式中的模式之间切换。

Multipath simulation system with multimode high pass filter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多模式高通滤波器的多路径模拟系统
本公开总体上涉及信号处理系统，并且更具体地，涉及多路径信号处理系统。
技术介绍
在电路中使用多路径模数转换器(ADC)和模拟前端(AFE)(例如，两路径或多路径ADC/AFE)是众所周知的。在Jahne等人的题为“ProcessandSystemfortheAnalog-to-DigitalConversionofSignals”的美国专利No.5,714,956(“Jahne专利”)中，Knoth等人的题为“ApparatusfortheConversionofAnalogAudioSignalstoaDigitalDataStream”的美国专利No.5,600,317(“Knoth专利”)中，以及Gong等人的题为“GainRangingAnalog-toDigitalConverterwithErrorCorrection”的美国专利No.6,271,780(“Gong专利”)中，公开了示例性多路径ADC和AFE以及它们在多电子电路路径中的使用。多路径电路的使用可以降低噪声，因为可以优化一条路径以处理小幅度信号(例如，用于处理低噪声信号)，而这针对大幅度的信号优化具有另一组ADC和AFE的另一条电路路径(例如，允许更高的动态范围)。多路径ADC/AFE的示例应用是将其用于音频系统应用的电路中，诸如音频混合板或数字麦克风系统中。在Jahne专利中公开了这样的示例应用。在设计具有在相应的多电路路径中使用的多路径ADC/AFE的电路时，在允许更大的信号摆幅(例如，允许信号在较大的标度幅度之间摆动)和低噪声之间可能存在折衷。此外，多路径ADC/AFE可以提供高动态范围信号数字化，与传统可能方式相比，对于给定的输入功率具有更高的动态范围，并且总面积更小。换句话说，通过允许对每个相应路径提供的每种类型的信号(即，大信号和小信号)进行单独优化，多路径ADC/AFE允许整个电路消耗更少的功率，消耗更少的面积，并节省其他此类设计成本。尽管现有的多路径ADC/AFE方法有其优点，但也有缺点和问题。例如，许多现有方法具有与多路径之间的转换和切换相关的缺点，因为这种切换可能不平滑，导致不期望的信号伪像，尤其是在音频应用中，其中这些伪像可能对于音频设备的听众可以感知的。作为另一个示例，电路中的趋势是将电路缩放到集成电路级别。然而，现有的多路径ADC/AFE方法不能很好地缩放到集成电路级别。
技术实现思路
根据本公开的教导，可以减少或消除与实现多个ADC/AFE路径相关联的某些缺点和问题。根据本公开的实施例，系统可以包括多个处理路径和控制电路。多个处理路径可以包括被配置成基于模拟输入信号生成第一数字信号的第一处理路径，和被配置成基于模拟输入信号生成第二数字信号的第二处理路径。控制电路可以被配置成基于模拟输入信号的特性来确定要被组合成输出数字信号的第一数字信号和第二数字信号的加权比例。第二处理路径可以包括高通滤波器，所述高通滤波器用于在模拟输入信号被第二处理路径的剩余部分处理之前对模拟输入信号进行滤波，所述高通滤波器包括用于接收输入信号的输入端、用于生成输出信号的输出端、耦合在输入端和输出端之间的电容器以及耦合到输出端的开关电容电阻器。输入端、输出端、电容器和开关电容电阻器可以被设置成生成作为输入信号的高通滤波版本的输出信号。高通滤波器可以被配置成在多个模式下操作，所述多种模式至少包括高阻抗模式和低阻抗模式，在高阻抗模式下，控制电路使得开关电容电阻器的开关电容器的开关频率使得开关电容电阻器具有第一电阻，在低阻抗模式下，开关电容电阻器具有明显小于第一电阻的第二电阻。根据本公开的这些和其他实施例，系统可以包括高通滤波器，所述高通滤波器具有用于接收输入信号的输入端、用于生成输出信号的输出端、耦合在输入端和输出端之间的电容器、耦合在输出端和参考电压之间的开关电容电阻器、以及控制电路，被配置成控制参考电压以消除泄漏到被耦合到输出端的电路中的电流。输入端、输出端、电容器和开关电容电阻器可以被设置成生成作为输入信号的高通滤波版本的输出信号，并且高通滤波器可以被配置成在至少包括高阻抗模式和低阻抗模式的多个模式下操作，在低阻抗模式下，开关电容电阻器的电阻显著小于处于高阻抗模式下时的电阻。根据本公开的这些和其他实施例，一种方法可以包括：用第一处理路径处理模拟输入信号，以基于模拟输入信号生成第一数字信号；用第二处理路径处理模拟输入信号，以基于模拟输入信号生成第二数字信号；并且基于模拟输入信号的特性确定要组合成输出数字信号的第一数字信号和第二数字信号的加权比例。所述方法还可以包括在模拟输入信号被第二处理路径的剩余部分处理之前，用高通滤波器对模拟输入信号进行高通滤波，所述高通滤波器包括用于接收输入信号的输入端、用于生成输出信号的输出端、耦合在输入端和输出端之间的电容器以及耦合到输出端的开关电容电阻器。输入端、输出端、电容器和开关电容电阻器可以被设置成生成作为输入信号的高通滤波版本的输出信号。所述方法还可以包括以至少包括高阻抗模式和低阻抗模式的多个模式操作高通滤波器，在所述高阻抗模式中，开关电容电阻器的开关电容器的开关频率使得开关电容电阻器具有第一电阻；在所述低阻抗模式中，开关电容电阻器具有明显小于第一电阻的第二电阻。根据本公开的这些和其他实施例，一种方法可以包括：在高通滤波器的输入端接收输入信号，在高通滤波器的输出端生成输出信号，其中输入端、输出端、耦合在输入端和输出端之间的电容器，以及耦合在输出端和参考电压之间的开关电容电阻器被设置成生成作为输入信号的高通滤波版本的输出信号，并且在至少包括高阻抗模式和低阻抗模式的多个模式下操作高通滤波器，在所述低阻抗模式下，开关电容电阻器的电阻明显小于处于高阻抗模式下时的电阻。根据本公开的这些和其他实施例，系统可以包括多个处理路径和控制电路。多个处理路径可以包括：第一处理路径，所述第一处理路径被配置成基于模拟输入信号生成第一数字信号；以及第二处理路径，所述第二处理路径被配置成基于模拟输入信号生成第二数字信号，所述第二处理路径具有高通滤波器，用于在模拟输入信号被第二处理路径的剩余部分处理之前对模拟输入信号进行滤波，并且所述高通滤波器具有转折频率。控制电路可以被配置成基于所述模拟输入信号的特性来确定要被组合成输出数字信号的所述第一数字信号和所述第二数字信号的频率相关加权比例。所述频率相关加权比例可以被配置成使得数字输出信号包括低于转折频率的第一数字信号的频谱内容(content)，以得到(accountfor)低于由高通滤波器滤波的转折频率的第二数字信号的频谱内容。根据本公开的这些和其他实施例，一种方法可以包括：用第一处理路径处理模拟输入信号，以基于模拟输入信号生成第一数字信号；用第二处理路径处理模拟输入信号，以基于模拟输入信号生成第二数字信号，所述第二处理路径具有高通滤波器，用于在模拟输入信号被第二处理路径的剩余部分处理之前对模拟输入信号进行滤波，并且所述高通滤波器具有转折频率，并且基于模拟输入信号的特性来确定要组合成输出数字信号的第一数字信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n多个处理路径，包括：/n第一处理路径，被配置为基于模拟输入信号生成第一数字信号；以及/n第二处理路径，被配置为基于所述模拟输入信号生成第二数字信号；以及/n控制电路，用于基于所述模拟输入信号的特性，来确定要组合成输出数字信号的所述第一数字信号和所述第二数字信号的加权比例；/n其中所述第二处理路径包括高通滤波器，所述高通滤波器用于在所述模拟输入信号被所述第二处理路径的剩余部分处理之前对所述模拟输入信号进行滤波，所述高通滤波器包括：/n用于接收输入信号的输入端；/n用于生成输出信号的输出端；/n耦合在所述输入端和所述输出端之间的电容器；以及/n耦合到所述输出端的开关电容电阻器；并且/n进一步其中：/n所述输入端、所述输出端、所述电容器和所述开关电容电阻器被设置成生成所述输出信号以作为所述输入信号的高通滤波版本；并且/n所述高通滤波器被配置成在多种模式下工作，所述多种模式至少包括：/n高阻抗模式，在所述高阻抗模式下所述控制电路致使所述开关电容电阻器的开关电容器的开关频率使得开关电容电阻器具有第一电阻；以及/n低阻抗模式，在所述低阻抗模式下所述开关电容电阻器具有明显小于第一电阻的第二电阻。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170818 US 15/680,987;20170818 US 15/681,023;20171.一种系统，包括：
多个处理路径，包括：
第一处理路径，被配置为基于模拟输入信号生成第一数字信号；以及
第二处理路径，被配置为基于所述模拟输入信号生成第二数字信号；以及
控制电路，用于基于所述模拟输入信号的特性，来确定要组合成输出数字信号的所述第一数字信号和所述第二数字信号的加权比例；
其中所述第二处理路径包括高通滤波器，所述高通滤波器用于在所述模拟输入信号被所述第二处理路径的剩余部分处理之前对所述模拟输入信号进行滤波，所述高通滤波器包括：
用于接收输入信号的输入端；
用于生成输出信号的输出端；
耦合在所述输入端和所述输出端之间的电容器；以及
耦合到所述输出端的开关电容电阻器；并且
进一步其中：
所述输入端、所述输出端、所述电容器和所述开关电容电阻器被设置成生成所述输出信号以作为所述输入信号的高通滤波版本；并且
所述高通滤波器被配置成在多种模式下工作，所述多种模式至少包括：
高阻抗模式，在所述高阻抗模式下所述控制电路致使所述开关电容电阻器的开关电容器的开关频率使得开关电容电阻器具有第一电阻；以及
低阻抗模式，在所述低阻抗模式下所述开关电容电阻器具有明显小于第一电阻的第二电阻。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路还被配置为控制所述开关电容电阻器的开关电容的开关的开关频率，以便控制所述开关电容电阻器的电阻。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述开关电容电阻器耦合在所述输出端和参考电压之间。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制电路还被配置为控制所述参考电压。


5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制电路还被配置为控制所述参考电压，以消除泄漏到被耦合到所述输出端的电路中的电流。


6.根据权利要求4所述的系统，其中：
所述输出信号是差分输出信号的第一极性；并且
其中所述控制电路还被配置为控制所述参考电压以消除所述输出信号和第二高通滤波器的第二输出信号之间的偏移，其中所述第二输出信号是所述差分输出信号的第二极性。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述开关电容电阻器包括开关电容电阻器数模转换器。


8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路还被配置为基于所述模拟输入信号在所述多个模式之间切换。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路还被配置为控制所述参考电压，以消除泄漏到被耦合到所述高通滤波器的输出端的电路中的电流。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，加权比例中的每个能够在0和100％之间变化。


11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述高阻抗模式下的开关频率大约等于接收所述输出信号的模数转换器的采样率的整数倍。


12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个模式还包括快速充电模式，其中所述开关频率是最大频率，以使得能够对所述高通滤波器的输出端进行快速充电。


13.根据权利要求12所述的系统，其中，在所述快速充电模式中，所述控制电路使得在所述高通滤波器的输出端和参考电压之间生成低阻抗路径，以使得所述高通滤波器的输出端被充电至所述参考电压。


14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被配置成使得所述多个模式中的模式之间的切换以所述控制电路选择所述第一处理路径用于生成所述输出数字信号为条件。


15.一种包括高通滤波器的系统，包括：
用于接收输入信号的输入端；
用于生成输出信号的输出端；
耦合在所述输入端和所述输出端之间的电容器；
耦合在所述输出端和参考电压之间的开关电容电阻器；以及
控制电路，被配置为控制所述参考电压以消除泄漏到被耦合到所述输出端的电路中的电流；
其中：
所述输入端、所述输出端、所述电容器和所述开关电容电阻器被设置成生成所述输出信号作为所述输入信号的高通滤波版本；并且
所述高通滤波器被配置成在多种模式下工作，所述多种模式至少包括：
高阻抗模式；以及
低阻抗模式，在所述低阻抗模式下所述开关电容电阻器的电阻明显小于处于所述高阻抗模式下时的电阻。


16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述控制电路还被配置为控制所述开关电容电阻器的开关电容器的开关的开关频率，以便控制所述开关电容电阻器的电阻。


17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述开关电容电阻器耦合在所述输出端和所述参考电压之间。


18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述控制电路还被配置为控制所述参考电压。


19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制电路还被配置为控制所述参考电压，以消除泄漏到被耦合到所述输出端的电路中的电流。


20.根据权利要求18所述的系统，其中：
所述输出信号是差分输出信号的第一极性；以及
控制电路还被配置为控制所述参考电压以消除所述输出信号和第二高通滤波器的第二输出信号之间的偏移，其中所述第二输出信号是差分输出信号的第二极性。


21.一种方法，包括：
用第一处理路径处理模拟输入信号，以基于所述模拟输入信号生成第一数字信号；
用第二处理路径处理所述模拟输入信号，以基于所述模拟输入信号生成第二数字信号；
基于所述模拟输入信号的特性，确定要组合成输出数字信号的所述第一数字信号和所述第二数字信号的加权比例；
在所述模拟输入信号被所述第二处理路径的剩余部分处理之前，用高通滤波器对所述模拟输入信号进行高通滤波，所述高通滤波器包括：
用于接收输入信号的输入端；
用于生成输出信号的输出端；
耦合在所述输入端和所述输出端之间的电容器；以及
耦合到所述输出端的开关电容电阻器；
其中所述输入端、所述输出端、所述电容器和所述开关电容电阻器被设置成生成作为所述输入信号的高通滤波版本的输出信号；以及
以多种模式操作高通滤波器，所述多种模式至少包括：
高阻抗模式，在所述高阻抗模式下开关电容电阻器的开关电容器的开关频率使得开关电容电阻器具有第一电阻；以及
低阻抗模式，在所述低阻抗模式下开关电容电阻器的第二电阻明显小于第一电阻。


22.根据权利要求21所述的方法，还包括控制所述开关电容电阻器的开关电容的开关的开关频率，以便控制所述开关电容电阻器的电阻。


23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述开关电容电阻器耦合在所述输出端和参考电压之间。


24.根据权利要求23所述的方法，还包括控制所述参考电压。


25.根据权利要求24所述的方法，还包括控制所述参考电压，以消除泄漏到被耦合到所述输出端的电路中的电流。


26.根据权利要求24所述的方法，其中：
所述输出信号是差分输出信号的第一极性；并且
所述方法还包括控制所述参考电压以消除所述输出信号和第二高通滤波器的第二输出信号之间的偏移，其中所述第二输出信号是所述差分输出信号的第二极性。


27.根据权利要求21所述的方法，其中，所述开关电容电阻器包括开关电容电阻器数模转换器。


28.根据权利要求21所述的方法，还包括基于所述模拟输入信号在所述多个模式之间切换。


29.根据权利要求23所述的方法，还包括控制所述参考电压，以消除泄漏到被耦合到所述高通滤波器的所述输出端的电路中的电流。


30.根据权利要求21所述的方法，其中，加权比例中的每个能够在0和100％之间变化。


31.根据权利要求21所述的方法，其中，所述高阻抗模式下的开关频率大约等于接收所述输出信号的模数转换器的采样率的整数倍。


32.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个模式还包括快速充电模式，其中所述开关频率是最大频率，以使得能够对所述高通滤波器的输出端进行快速充电。


33.根据权利要求32所述的方法，其中，在快速充电模式下，所述方法还包括使得在所述高通滤波器的输出端和参考电压之间生成低阻抗路径，以使得所述高通滤波器的输出端被充电到所述参考电压。


34.根据权利要求21所述的方法，其中，在所述多个模式中的模式之间的切换是以所述控制电路选择所述第一处理路径用于生成所述输出数字信号为条件的。


35.一种方法，包括：
在高通滤波器的输入端接收输入信号；
在高通滤波器的输出端生成输出信号，其中所述输入端、所述输出端、耦合在所述输入端和所述输出端之间的电容器、以及耦合在所述输出端和参考电压之间的开关电容电阻器被设置成生成作为所述输入信号的高通滤波版本的所述输出信号；以及
以多种模式操作高通滤波器，所述多种模式至少包括：
高阻抗模式；以及
低阻抗模式，在所述低阻抗模式下所述开关电容电阻器的电阻明显小于处于所述高阻抗模式下时的电阻。


36.根据权利要求35所述的方法，还包括控制所述开关电容电阻器的开关电容的开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉明·赞巴吉，丹尼尔·J·艾伦，约翰·L·梅兰森，阿尼鲁达·萨托斯卡，阿克谢·戈博勒，西拉迪亚·迪伊，
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