具有打孔量化器的模数转换器制造技术

本申请涉及具有打孔量化器的模数转换器。在一个实施例中，模数转换器包括：求和电路，用于接收模拟输入信号和反馈参考信号，并且生成求和信号；反馈电路，其耦合到所述求和电路以将反馈参考信号提供到求和电路；滤波器，其耦合到求和电路以接收求和信号并且生成经滤波的信号；以及，耦合到滤波器的打孔量化器，用于接收经滤波的信号并将经滤波的信号量化成数字输出，以及输出数字输出并将该数字输出提供给反馈电路。给反馈电路。给反馈电路。

【技术实现步骤摘要】
具有打孔量化器的模数转换器

技术介绍

[0001]某些物联网(IoT)和无线设备是以电池功率来操作的，使得功耗可能成为关注点。这样，许多这些设备在不使用时大部分时间处于深度睡眠状态。一些设备可以包括声音检测电路，以检测导致设备的声音激活的触发。例如，诸如“开灯”或破碎玻璃的声音的语音命令都可以激活设备以采取适当的动作。通常，声音检测电路包括麦克风、放大、模数转换(ADC)、数字信号处理和识别检测到的信号的一些方式。
[0002]特别是，在电池操作的设备中，声音检测电路可以期望地以极低的电流消耗水平工作。同时，为了可接受的性能，传统的ADC被设计成随着输入信号的幅度增加而实现更高的信噪失真比(SNDR)。使用这种方法，如果所需的动态范围是70分贝(dB)，并且最坏情况下的SNDR是30dB，这表明在最大输入信号处，SNDR将是100dB。由于需要复杂且高功耗的电路，因此这种要求会导致更高的功耗。

技术实现思路

[0003]在一个方面，一种装置包括：求和电路，用于接收模拟输入信号和反馈参考信号，并且生成求和信号；反馈电路，其耦合到求和电路以将反馈参考信号提供到求和电路；滤波器，其耦合到求和电路以接收求和信号且生成经滤波的信号；以及打孔(punctured)量化器，其耦合到滤波器以用于接收经滤波的信号并将经滤波的信号量化成数字输出，以及输出数字输出并将数字输出提供给反馈电路。
[0004]在示例中，打孔量化器包括具有多个电平的非线性量化器，多个电平相关但在多个电平中的至少一些之间具有一个或多个间隙。一个或多个间隙可以包括在多个电平中每一个之间的至少一个线性电平，其中，多个电平是非线性相关的。多个电平可以是可编程的。
[0005]在一个示例中，所述打孔量化器包括：多个比较器，所述多个比较器中的每一个用于将经滤波的信号与对应的参考电压电平进行比较并且用于提供比较决定；以及逻辑电路，其耦合到多个比较器，所述逻辑电路用于基于多个比较器的比较器决定而生成多个输出。响应于来自多个比较器中的第一比较器的指示经滤波的信号超过第一参考电压电平的比较决定，逻辑电路用于将控制信号发送到反馈电路以使反馈电路提供具有超过第一参考电压电平的幅度的电平的反馈参考信号。
[0006]在一个示例中，所述装置还可以包括多个第二滤波器，多个第二滤波器中的每一个用于接收多个输出中的一个并且从其生成经滤波的抽取值。所述装置还可以包括：多个缩放单元，多个缩放单元中的每一个被耦合到多个第二滤波器之一，以缩放来自对应的第二滤波器的经滤波的抽取值；以及第二求和电路，用于接收缩放的经滤波的抽取值，并从其生成数字输出。逻辑电路可以向反馈电路提供反馈控制信号，以使反馈电路向求和电路提供多个反馈参考信号中的选定的一个。
[0007]在一个示例中，所述装置还包括包含非线性N阶调制器的∑
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Δ调制器，该∑
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Δ调制器包括滤波器、量化器和反馈电路。所述装置可以是非线性∑
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ΔADC，其用于接收具有动
态范围的模拟输入信号，所述动态范围具有第一范围，所述非线性∑
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ΔADC具有有意限于实质上固定的饱和电平而不管所述模拟输入信号的幅值的噪声和失真比。所述装置还可以包括偏移电路，其中，该偏移电路用于至少部分地基于数字输出来补偿偏移。
[0008]在另一方面，一种方法包括：在ADC的求和电路中接收模拟输入信号，并将模拟输入信号与反馈参考信号求和以生成求和信号；在ADC的滤波器中对求和信号进行滤波以输出经滤波的信号；在ADC的打孔量化器中量化经滤波的信号以形成量化的信号，所述打孔量化器具有多于两个电平，其中，多于两个电平中的至少一些是非线性的；以及，基于量化的信号生成数字输出，该数字输出对应于模拟输入信号。
[0009]在一个示例中，该方法还包括：从打孔量化器向反馈电路发送控制信号以使反馈电路生成反馈参考信号，其中，所述反馈电路响应于控制信号而生成具有多于两个反馈电平中选定的一个反馈电平的反馈参考信号，其中，所述多于两个反馈电平中的至少一些反馈电平是非线性的。该方法还可以包括将数字输出的表示发送到机器学习分类器，其中，机器学习分类器用于至少部分基于数字输出来确定模拟输入信号是否是触发器。量化的信号可以具有数字编码，并且该方法还可以包括利用多个缩放元件缩放数字编码，多个缩放元件中的每一个与多于两个电平中的一个相关联。该方法还可以包括对来自多个缩放单元中每一个的缩放输出求和以生成数字输出。
[0010]在又一方面，一种装置包括：音频传感器，用于接收音频信号；至少一个放大器，用于向音频信号提供增益；以及噪声整形∑
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ΔADC，其耦合到至少一个放大器。噪声整形∑
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ΔADC可以包括：滤波器，用于接收音频信号的模拟表示并生成经滤波的信号；以及打孔量化器，其耦合到滤波器，用以接收经滤波的信号，并将经滤波的信号量化成数字输出，该打孔量化器具有多于两个电平，其中，该多于两个电平具有非线性关系。所述装置还可以包括耦合到噪声整形∑
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ΔADC的控制器，所述控制器用于接收数字输出并且至少部分基于数字输出而执行操作。在一个示例中，噪声整形∑
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ΔADC被配置有SNDR，其随着模拟表示的电平到SNDR达到最大电平的预定电平而增加，该最大电平低于噪声整形∑
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ΔADC的动态范围。
[0011]在一个示例中，打孔量化器包括：多个比较器，所述多个比较器中的每一个用于将经滤波的信号与多于两个电平中的对应参考电压电平进行比较并且用于提供比较决定；以及耦合到多个比较器的逻辑电路，所述逻辑电路用于基于多个比较器的比较器决定来生成数字编码，其中，所述数字编码用于被缩放和求和以生成数字输出。
附图说明
[0012]图1是根据一个实施例的设备的一部分的框图。
[0013]图2是根据一个实施例的ADC的框图。
[0014]图3是示出根据一个实施例的ADC环境的更详细布置的框图。
[0015]图4A是根据一个实施例的用于打孔量化器的传递特性的图形图示。
[0016]图4B是根据一个实施例的信噪失真比与输入电平的关系的图形图示。
[0017]图5是根据一个实施例的方法的流程图。
[0018]图6是根据一个实施例的包括ADC和相关电路的代表性集成电路的框图。
[0019]图7是根据一个实施例的网络的高级别示意图。
具体实施方式
[0020]在各种实施例中，模数转换器(ADC)可以被配置成提供期望水平的信噪失真比(SNDR)，其对于所有输入信号电平具有至少基本上固定的值(或者对于所有输入信号电平具有至少最小值)。这样，在较低SNDR要求的情况下，ADC可以被设计成具有某些简化并且以较低功耗工作。
[0021]该ADC被设计成实现高动态范围(例如70dB)，同时生成最小的SNDR(例如30dB)，从而实现极低的功耗。也就是说，根据一个实施例的ADC对于所有输入信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：求和电路，所述求和电路用于接收模拟输入信号和反馈参考信号，并且生成求和信号；反馈电路，所述反馈电路耦合到所述求和电路以将所述反馈参考信号提供到所述求和电路；滤波器，所述滤波器耦合到所述求和电路以接收所述求和信号且生成经滤波的信号；以及打孔量化器，所述打孔量化器耦合到所述滤波器以接收所述经滤波的信号，并且将所述经滤波的信号量化成数字输出，并且输出所述数字输出，并且将所述数字输出提供给所述反馈电路。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述打孔量化器包括具有多个电平的非线性量化器，所述多个电平相关但在所述多个电平中的至少一些电平之间具有一个或多个间隙。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述一个或多个间隙包括所述多个电平中的每一个电平之间的至少一个线性电平，其中，所述多个电平是非线性相关的。4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个电平是可编程的。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述打孔量化器包括：多个比较器，所述多个比较器中的每一个用于将所述经滤波的信号与对应的参考电压电平进行比较并且用于提供比较决定；以及逻辑电路，所述逻辑电路耦合到所述多个比较器，所述逻辑电路基于所述多个比较器的所述比较器决定而生成多个输出。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述逻辑电路响应于来自所述多个比较器中的第一比较器的指示所述经滤波的信号超过第一参考电压电平的所述比较决定，用于向所述反馈电路发送控制信号，以使所述反馈电路提供具有超过所述第一参考电压电平的幅度的电平的反馈参考信号。7.根据权利要求5所述的装置，还包括多个第二滤波器，所述多个第二滤波器中的每一个用于接收所述多个输出中的一个输出并且从其生成经滤波的抽取值。8.根据权利要求7所述的装置，还包括：多个缩放单元，所述多个缩放单元中的每一个被耦合到多个第二滤波器之一，以缩放来自对应的第二滤波器的经滤波的抽取值；以及第二求和电路，所述第二求和电路用于接收所述缩放的滤波的抽取值，并且从其生成数字输出。9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述逻辑电路用于向所述反馈电路提供反馈控制信号，以使所述反馈电路向所述求和电路提供所述多个反馈参考信号中的选定的一个反馈参考信号。10.根据权利要求1所述的装置，还包括∑
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调制器，所述∑
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调制器包括非线性N阶调制器，所述∑
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调制器包括滤波器、量化器和反馈电路。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括非线性∑
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Δ模数转换器(ADC)，所述非线性∑
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ΔADC接收具有动态范围的模拟输入信号，所述动态范围具有第一范围，所述非线性∑
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ΔADC具有不管所述模拟输入信号的幅度如何都有意被限制为基本固定的饱和电平的信噪失真比。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括偏移电路，其中，所述偏移电路用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：硅实验室公司，
类型：发明
国别省市：