增量式模数转换器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种增量式模数转换器。在一个实施方案中，增量式模数转换器包括：模拟调制器，该模拟调制器包括：多级量化器，该多级量化器用于控制量化器级别切换的总数；多位动态寻址抽取滤波器，该多位动态寻址抽取滤波器包括：控制器；物理子抽取滤波器组，其中物理子抽取滤波器的总数小于量化器级别的总数；以及后处理电路。

【技术实现步骤摘要】
增量式模数转换器
本技术涉及增量式模数转换器。
技术介绍
Σ-Δ模数转换器(ADC)以较大因子对期望的信号进行过采样，然后使用抽取滤波器对期望的信号频带进行滤波。增量式模数转换器(IADC)为Σ-ΔADC的子类，这些ADC可以间歇地操作并表现出高精度和低功耗。很多情况下，IADC用于传感器和微机电系统(MEMS)接口中。IADC通常用单位量化器实现，这限制了分辨率和速度。当IADC用多位量化器实现时，通过提高ADC的转换率和分辨率大大改善性能。抽取滤波器遵循IADC并降低采样率并滤除不需要的噪声信号。传统的抽取滤波器占用较大的面积并消耗大量功率。对于用多位量化器实现的IADC尤其如此。当量化器级别“M”增加时，抽取滤波器和后处理电路的功耗需求和尺寸就会增加。用于抽取滤波的常规方法需要与量化器级别的总数“M”相等数量“N”的物理子抽取滤波器。因此，可能需要创建一种功率和面积有效的抽取滤波器，其允许使用优化的功率有效的模拟调制器、降低芯片的热预算并且减少芯片面积以降低成本。
技术实现思路
本技术涉及增量式模数转换器。本技术解决的技术问题是，传统的增量式模数转换器要求物理子抽取滤波器的数量等于量化器级别的数量，这使得所使用的功率量增加，并且在芯片上需要额外的面积。本技术的各种实施方案可以包括用于动态寻址抽取滤波的方法、设备或系统。在各种实施方案中，该设备包括模拟调制器和多位动态寻址抽取滤波器。通过将具有适当配置的模拟调制器与具有适当匹配数量的物理子抽取滤波器的多位动态寻址抽取滤波器配对，可以使用比量化器级别的总数“M”更少数量“N”的物理子抽取滤波器来完成抽取滤波。根据一个方面，增量式模数转换器包括：模拟调制器，该模拟调制器包括：多级量化器，该多级量化器用于控制量化器级别切换的总数；多位动态寻址抽取滤波器，该多位动态寻址抽取滤波器包括：控制器；多个物理子抽取滤波器，其中物理子抽取滤波器的总数小于量化器级别的总数；以及后处理电路。在一个实施方案中，其中模拟调制器还包括：模拟输入端，该模拟输入端从外部设备耦接；以及输出端，该输出端耦接到控制器的输入端和多个子抽取滤波器。在一个实施方案中，其中控制器：在控制器输入端处接收来自量化器的编码值输出；生成位置编码值；向多个子抽取滤波器的选择输入端输出位置编码值；管理多个虚拟子抽取滤波器；以及检查错误。在一个实施方案中，每个物理子抽取滤波器：在子抽取滤波器输入端处接收来自量化器的编码值输出；在子抽取滤波器输入端处接收来自控制器的位置编码值输出；以及将编码值输出从量化器引导到后处理电路。在一个实施方案中，后处理电路：接收来自多个子抽取滤波器的数据；校正、求和或缩放来自多个物理子抽取滤波器、多个虚拟子抽取滤波器中的至少一个的数据；以及根据接收的数据生成数字输出。在一个实施方案中，其中每个物理子抽取滤波器还包括多路复用器和数字滤波器。在一个实施方案中，其中后处理电路还包括加权系数生成器。在一个实施方案中，多级量化器的输出端子连接到物理子抽取滤波器组中的每个物理子抽取滤波器的第一输入端子。在一个实施方案中，控制器的输出端子连接到：物理子抽取滤波器组中的每个物理子抽取滤波器的第二输入端子；以及后处理电路的输入端子。在一个实施方案中，后处理电路连接到物理子抽取滤波器组中的每个物理子抽取滤波器的输出端子。本技术实现的技术效果是提供增量式模数转换器，该增量式模数转换器包括功率和面积有效的抽取滤波器，其允许使用优化的功率有效的模拟调制器、降低芯片的热预算并且减少芯片面积以降低成本。附图说明当结合以下示例性附图考虑时，可参照具体实施方式更全面地了解本技术。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图中的类似元件和步骤。图1是根据本技术的示例性实施方案的电子系统的框图；图2是根据本技术的示例性实施方案的多位抽取滤波器的框图；图3是根据本技术的示例性实施方案的子抽取滤波器的框图；图4是根据本技术的示例性实施方案的用于操作控制器的流程图；图5是根据本技术的示例性实施方案的用于操作控制器的第一阶段的流程图；图6是根据本技术的示例性实施方案的用于操作控制器的第二阶段的流程图；图7是根据本技术的示例性实施方案的用于操作控制器的第三阶段的流程图；图8是根据本技术的示例性实施方案的用于操作控制器的第四阶段的流程图；图9是示出根据本技术的示例性实施方案的量化器级与输入电压的图表；图10A至图10B是示出根据本技术的示例性实施方案的与从量化器输出的编码值相关的位置编码值的一对图表；图11是根据本技术的示例性实施方案的模拟调制器的框图；图12是根据本技术的示例性实施方案的各种NTF幅度作为频率的对数的函数的图表；图13是根据本技术的示例性实施方案的多路复用器的框图；以及图14是根据本技术的示例性实施方案的成像系统的框图。具体实施方式本技术可在功能块部件和各种加工步骤方面进行描述。此类功能块可通过被配置成执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的部件来实现。例如，本技术可采用可执行多种功能的各种处理器、多路复用器、控制器、累加器等。此外，本技术可结合任何数量的系统(诸如成像、汽车、航空、医疗、科学、监视和消费电子器件)来实施，并且所述的这些系统仅为该技术的示例性应用。根据本技术的各个方面的用于动态寻址的抽取滤波的方法和装置可以结合任何合适的电子系统和/或设备一起操作，诸如“智能设备”、可穿戴设备、消费电子器件、便携式设备、车辆、记录设备、广播设备、光感测设备、MEMS接口、通信设备等。参考图1和图2，示例性增量式模数转换器(IADC)100可以被结合到任何合适的电子设备中，诸如成像系统1400(图14)。根据各种实施方案，IADC100可以被配置成将模拟信号转换为用于各种应用的数字信号，诸如转换音频、视频、热或电信信号。IADC100可以接收输入电压VIN并将输入电压VIN转换为数字输出信号DOUT。例如，在各种实施方案中，IADC100可以包括具有M级量化器的模拟调制器110和多位动态寻址抽取滤波器120。根据示例性实施方案，抽取滤波器120可以包括：控制器210；多个子抽取滤波器220，其中子抽取滤波器的总数“N”小于量化器级别的总数“M”；以及后处理电路230，它们一起操作以提供功率和面积有效的抽取滤波。示例性增量式模数转换器(IADC)100可以包括具有M级量化器的模拟调制器110和多位动态寻址抽取滤波器120。模拟调制器110可以生成并从量化器输出包含数字信号的编码值cm，并且将编码值cm传输到多位动态寻址抽取滤波器120。通过限制通过使用适当的电路架构和设计并利用多位抽取滤波器中的动态寻址来切换的量化器位的数量，可以实现尺寸和功率需求降低的适当的抽取滤波器操作。高通整形量化噪声传递函数(NTF)的幅度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增量式模数转换器，其特征在于，包括：/n模拟调制器，所述模拟调制器包括：/n多级量化器，所述多级量化器用于控制量化器级别切换的总数；多位动态寻址抽取滤波器，所述多位动态寻址抽取滤波器包括：/n控制器；/n多个物理子抽取滤波器，其中物理子抽取滤波器的总数小于所述量化器级别的总数；和/n后处理电路。/n

【技术特征摘要】
20181226 US 16/232,5301.一种增量式模数转换器，其特征在于，包括：
模拟调制器，所述模拟调制器包括：
多级量化器，所述多级量化器用于控制量化器级别切换的总数；多位动态寻址抽取滤波器，所述多位动态寻址抽取滤波器包括：
控制器；
多个物理子抽取滤波器，其中物理子抽取滤波器的总数小于所述量化器级别的总数；和
后处理电路。


2.根据权利要求1所述的增量式模数转换器，其特征在于，所述模拟调制器还包括：
模拟输入端，所述模拟输入端与外部设备耦接；和
输出端，所述输出端耦接到所述控制器的输入端和多个子抽取滤波器。


3.根据权利要求1所述的增量式模数转换器，其特征在于，所述控制器：
在控制器输入端处接收从量化器输出的编码值；
生成位置编码值；
向多个子抽取滤波器的选择输入端输出所述位置编码值；
管理多个虚拟子抽取滤波器；以及
检查错误。


4.根据权利要求1所述的增量式模数转换器，其特征在于，每个物理子抽取滤波器：
在子抽取滤波器输入端处接收从量化器输出的编码值；
在子抽取滤波器输入端处接收从所述控制器输出的位置编...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·L·扬，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国;US