增量式模拟数字转换器制造技术

本发明专利技术公开一种增量式模拟数字转换器，包括数字模拟转换器和回路滤波器；量化器输出量化信号；所述数字模拟转换器耦合到所述量化器的输出端，并产生所述量化信号的估计值；所述回路滤波器根据所述模拟输入信号与估计值之间的差值而运转，并且所述回路滤波器的输出端耦合到量化器的输入端；以及所述回路滤波器具有预设电路，在所述增量式模拟数字转换器的重置阶段，所述预设电路预先设定所述回路滤波器的输出端子。

Incremental analog to digital converter

【技术实现步骤摘要】
增量式模拟数字转换器
本专利技术涉及电学
，尤其涉及一种增量式模拟数字转换器。
技术介绍
由于成本和电路复杂性的降低，所以在许多应用中使用了Δ-Σ模拟数字转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)。无线通信系统(例如，电信系统，电视，无线电和其他媒体系统，数据通讯网络和其他使用无线发射机和无线接收机在远程点之间传递信息的系统)通常使用Δ-ΣADC。Δ-ΣADC包括Δ-Σ(Δ-Σ)调制器(modulator)和数字滤波器(digitalfilter)。模拟输入信号(analoginputsignal，Ain)由Δ-Σ调制器处理，并且Δ-Σ调制器的输出是量化信号(quantizedsignal)，该量化信号由数字滤波器进行数字积分(digitallyintegrated)以生成模拟输入信号(Ain)的数字表示(Dout)。在Δ-∑调制器中，对模拟输入信号(Ain)的粗略(rough)估计(estimate)被回馈并从模拟输入信号(Ain)中减去，并且对得到的差值进行积分以补偿该得到的差值。Δ-ΣADC可以称为n阶Δ-ΣADC，其中，n等于Δ-Σ调制器内串联的(cascaded)模拟积分器(analogintegrator)的数量。由数字滤波器提供的数字积分(digitalintegral)的数量优选地与在Δ-∑调制器中级联模拟积分器的数量相同。一种特定类型的Δ-ΣADC称为增量式ADC，其中ADC中的模拟和数字积分器在每个模拟数字转换周期后复位或重置(reset)，为下一个模拟数字转换周期做准备。然而，在模拟积分器上的复位或重置过程可能引起非线性问题，这大大影响了增量式ADC的精确度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种增量式模拟数字转换器，以提高增量式ADC的精确度。根据本专利技术的第一方面，公开一种增量式模拟数字转换器，包括：Δ-Σ调制器，对模拟输入信号进行Δ-Σ调制，以输出量化信号；以及数字滤波器，接收所述量化信号以生成所述模拟输入信号的数字表示，其中：所述Δ-Σ调制器包括量化器，数字模拟转换器和回路滤波器；所述量化器输出所述量化信号；所述数字模拟转换器耦合到所述量化器的输出端，并产生所述量化信号的估计值；所述回路滤波器根据所述模拟输入信号与估计值之间的差值而运转，并且所述回路滤波器的输出端耦合到量化器的输入端；以及所述回路滤波器具有预设电路，在所述增量式模拟数字转换器的重置阶段，所述预设电路预先设定所述回路滤波器的输出端子。本专利技术的增量式模拟数字转换器采用预设电路，并且在该增量式模拟数字转换器的重置阶段，该预设电路预先设定该回路滤波器的输出端子，而不为零，非零预先设定值回馈到回路滤波器，从而使得输入信号减去非零预先设定值之后差值减小，这有效地限制了差值。因此，回路滤波器内的模拟积分器全部在模拟积分器线性区域内工作，减少了由于在每个模拟数字转换周期开始时差值的剧烈变化而引起的非线性误差，从而提高了精确度。附图说明图1是示出根据本专利技术的示例性实施例的增量式模拟数字转换器(ADC)100的框图；图2示出了重置信号RST的波形；图3描绘了根据本专利技术示例性实施例的增量式ADC300，其是连续时间(continuoustime)ADC；图4示出了积分输出(integraloutput)INT1和INT2以及量化信号Do的瞬态(transient)波形；图5描绘了根据本专利技术的示例性实施例的增量式ADC500，其是离散时间(discretetime)ADC。具体实施方式贯穿以下描述和权利要求书使用某些术语，其指代特定部件。如本领域的技术人员将理解的，电子设备制造商可以用不同的名称来指代组件。本文文件无意区分名称不同但功能相同的组件。在以下描述和权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放式方式使用，因此应解释为表示“包括但不限于...”。同样，术语“耦合”旨在表示间接或直接的电连接。因此，如果一个设备耦合到另一设备，则该连接可以是通过直接电连接，或者是通过经由其他设备和连接件的间接电连接。图1是示出根据本专利技术的示例性实施例的增量式模拟数字转换器(ADC)100的框图。增量式ADC100包括Δ-∑调制器102，数字滤波器104和重置(reset)信号发生器106。Δ-∑调制器102处理模拟输入信号Ain，并且Δ-∑调制器102的输出为量化信号Do，该量化信号Do由数字滤波器104数字积分以形成模拟输入信号Ain的数字表示Dout。模拟输入信号Ain可以是电压或电流。Δ-Σ调制器102包括回路滤波器(loopfilter)112(具有L(>＝1)个模拟积分器)，量化器114，数字模拟转换器(digital-to-analogconverter，DAC)116和加法器118。DAC116输出信号120(输入信号Ain的粗略估计)，加法器118从输入信号Ain中减去信号120，得到差值122。差值122由回路滤波器112处理，然后由量化器114量化为量化信号Do。量化信号Do不仅馈入到数字滤波器104，还回馈作为DAC116的输入。在模拟数字转换周期中，补偿差值122，差值122的积分(由回路滤波器112计算)达到稳定值。通过数字滤波器104对逐渐稳定的量化信号Do进行数字积分，以生成模拟输入信号Ain的数字表示Dout。如图所示，在每个模拟数字转换周期之后的重置阶段期间，重置信号发生器106生成重置信号RST以重置增量式ADC100。根据重置信号RST，数字滤波器104内的数字积分器重置。具体地，量化器114还根据重置信号RST而重置，以向数字滤波器104输出重置值(例如，Do＝0)，以完全清洁数字滤波器104内的数字积分器的电容器。重置阶段使得模拟输入信号Ain和数字表示Dout之间的一对一映射(one-to-onemapping)。为了防止来自量化器114的重置值(例如，Do＝0)馈送到下一个模拟数字转换周期，本专利技术实施例为回路滤波器112的输出端子引入了预设(preset)电路。在增量式ADC100的重置阶段期间，预设电路预先设定回路滤波器112的输出端子124(可以预先设定为正数或负数，但不是零)。在每个模拟数字转换周期的开始，从回路滤波器112的输出端子传输到量化器114的信号是预先设定值(在重置阶段预先设定)，而不是零。非零的预先设定值通过量化器114，DAC116和加法器118回馈到回路滤波器112，这有效地限制了差值122。因此，回路滤波器112内的模拟积分器全部在模拟积分器线性区域内工作。减少了由于在每个模拟数字转换周期开始时差值122的剧烈变化而引起的非线性误差。具体来说，在先前技术中，回路滤波器的输出端子(例如输出端子124)处的值为零(当然之后的量化信号Do也是零)，从而经由DAC(例如DAC116)回馈至加法器(例如加法器118)的输出信号(例如输出信号120)也为零，这样加法器在使用输入信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增量式模拟数字转换器，其特征在于，包括：/nΔ-Σ调制器，对模拟输入信号进行Δ-Σ调制，以输出量化信号；以及/n数字滤波器，接收所述量化信号以生成所述模拟输入信号的数字表示，/n其中：/n所述Δ-Σ调制器包括量化器，数字模拟转换器和回路滤波器；/n所述量化器输出所述量化信号；/n所述数字模拟转换器耦合到所述量化器的输出端，并产生所述量化信号的估计值；/n所述回路滤波器根据所述模拟输入信号与估计值之间的差值而运转，并且所述回路滤波器的输出端耦合到量化器的输入端；以及/n所述回路滤波器具有预设电路，在所述增量式模拟数字转换器的重置阶段，所述预设电路预先设定所述回路滤波器的输出端子。/n

【技术特征摘要】
20190429 US 62/839,820;20200401 US 16/837,4171.一种增量式模拟数字转换器，其特征在于，包括：
Δ-Σ调制器，对模拟输入信号进行Δ-Σ调制，以输出量化信号；以及
数字滤波器，接收所述量化信号以生成所述模拟输入信号的数字表示，
其中：
所述Δ-Σ调制器包括量化器，数字模拟转换器和回路滤波器；
所述量化器输出所述量化信号；
所述数字模拟转换器耦合到所述量化器的输出端，并产生所述量化信号的估计值；
所述回路滤波器根据所述模拟输入信号与估计值之间的差值而运转，并且所述回路滤波器的输出端耦合到量化器的输入端；以及
所述回路滤波器具有预设电路，在所述增量式模拟数字转换器的重置阶段，所述预设电路预先设定所述回路滤波器的输出端子。


2.如权利要求1所述的增量式模拟数字转换器，其特征在于：
所述回路滤波器包括模拟积分器；
所述预设电路包括预设元件；以及
在所述增量式模拟数字转换器的重置阶段，每个所述预设元件和相应的所述模拟积分器的回馈电容器并联连接。


3.如权利要求1所述的增量式模拟数字转换器，其特征在于：
所述回路滤波器包括第一模拟积分器；
所述第一模拟积分器具有第一运算放大器和耦合在所述第一运算放大器的输入端和输出端之间的第一回馈电容器；
所述预设电路包括第一开关和第一预设元件，所述第一开关和所述第一预设元件串联连接在所述第一运算放大器的输入端子和输出端子之间；以及
在所述增量式模拟数字转换器的重置阶段，所述第一个开关闭合。


4.如权利要求3所述的增量式模拟数字转换器，其特征在于：
所述回路滤波器还包括耦合在所述第一模拟积分器和所述量化器之间的第二模拟积分器；
所述第二模拟积分器具有第二运算放大器和耦合在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许云翔，吴书豪，谢弘毅，邱衍智，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71