数字校准型模数转换器、使用它的无线接收电路和无线收发电路的制作方法

专利名称：数字校准型模数转换器、使用它的无线接收电路和无线收发电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字校准型模数转换器、使用它的无线接收电路和无线
收发电路，尤其是涉及适合于接收用多个码率(data rate)发送的信号 的数字校准型模数转换器、使用它的无线接收电路和无线收发电路。
背景技术：
在非专利文献l中，作为用低耗电实现高采样速度并且高分解率的 模数转换器的装置，公开了一种数字校准型模数转换器。此外，在非专 利文献2中公开了一种将伪随机信号用于校准的方式的数字校准型模 数转换器。在非专利文献3和非专利文献4中公开了一种具有参照模数 转换器的数字校准型模数转换器。此外，与非专利文献3或4同样，在 专利文献1中公开了一种具有高速低精度的模数转换器(ADC)和低速 高精度的ADC的其它方式的数字校正型模数转换器。
专利文献1中公开的A/D转换器如同24所示，具有高速低精度的 ADCIO、低速高精度的ADCll、数据生成部12、时钟发生器13、分频 器14,在数据生成部12，在从低速高精度的ADC11输出高精度的采样 数据的定时，选择高精度的采样数据，在其它定时，根据低速高精度的 ADC11的输出而生成插补数据，选择该插补数据或来自高速低精度的 ADC10的低精度的采样数据。日本特开平6-291658号公报 ( A.N.Karanicolas et al.， "A 15-b l-MSample/s Digitally Self-Calibrated Pipeline ADC," IEEE Journal of Solid-State Circuits Vol.28， No.l2， pp. 1207-1215 ( 1993 )) Y.Shu ( Y.S. Shu et al., A 15b-Linear， 20MS/s,1.5b/Stage Pipelined ADC Digitally Calibrated with Signal- Dependent Dithering , ' 2006 Symposia on VLSI Technology and VLSI Circuits Session C25-1 (2006 )) Yun Chiu (Y. Chiu et al.， "Least mean square adaptive digital background calibration of pipelined analog-to-digital converters," IEEE Transactions on Circuits and Systems I Vol.51, pp.38-46(2004).)大島俊他、「八。^7。，一y型ADCO高速f'^夕少 ^:y夕夕"-7乂卜、'年卞y 7"P—^3 乂」、(社)電子情報通信学会信学技 汰VLD2006-138, 2007年

发明内容
为了实现能接收以多个码率发送的信号的无线收发电路，例如与面 向无线LAN等的与高采样速度工作、面向移动电话等的低采样速度工 作的双方对应的双采样速度ADC，以往需要2个不同的ADC。
而且，在不久将来的WLAN系统或蜂窝系统中，要求处理数百Mbps 以上的码率的信号。这时的采样速度有必要是数百MS/S以上，同时也 要求12位以上的分解率。
在此，在能接收以多个码率发送的信号的无线收发电路中，作为高 码率时使用的高速型ADC，假定采用不进行数字校准的高采样速度并 且高分解率的模数转换器。这时，为了高速的数据传送，高采样速度并 且高分解率的ADC的^^电变为1W以上，电池寿命显著缩短。此外， 因为高速型ADC和低码率时使用的低速型ADC等2组A/D转换器作 为必要，所以电路面积增大。
另外，也考虑模数转换器不是高码率时用和低码率时用的并用方 式，只设置一个高采样速度并且高分解率的模数转换器，用同一模数转 换器处理全部码率的接收信号。这时，低码率时成为与高码率时同样的 大的耗电。换言之，耗电对于码率，不是可变动的，所以在无线系统设 计中成为大的问题。
而在非专利文献1 4中，作为用低耗电实现高码率时使用的高采样速度并且高分解率的模数转换器的方法，描述数字校准型模数转换器。 图25表示在高采样速度用的模数转换器中采用这样的数字校准型
模数转换器时的例子。从天线21输入的信号在高频电路部22放大，通 过频率转换电路23,与由电压控制振荡器24和相位同步环25生成的局 部振荡信号相乘，频率转换为低的中间频率(或者0频率，以下，基带 信号)。中间频率或基带信号由滤波器26除去妨碍波成分后，由可变 增益放大器27放大，对数字校准型模数转换器29输入。用模数转换器 29数字化的信号由解调器212解调后，通过基带信号处理部213,进行 上级层的处理等。
当假定在能接收用多个码率发送的信号的无线收发电路中采用这 样的以往的数字校准型模数转换器的情形，就具有以下的问题。首先， 在无线收发电路中应用在非专利文献1中公开的数字校准型模数转换 器时，另外设置信息包信号到来前的训练时间，有必要在其间进行校准， 所以系统变得复杂，在信息包信号的接收中，不能进行信息包信号，所 以对于温度变动或电源电压变动，是脆弱的。
此外，把非专利文献2中公开的数字校准型模数转换器在无线收发 电路中应用时，校准的收敛时间长，所以另外设置信息包信号到来前的 训练时间，有必要在其间进行校准，所以系统变得复杂，校准的算法复 杂，所以进行同 一处理的数字电路的面积和耗电增大。
此外，非专利文献3或非专利文献4中公开的数字校准型模数转换 器因为校准的收敛时间快，校准的算法也单纯，所以能避免所述的问题。 可是，参照用的模数转换器是另外必要的，所以具有电路面积增大的问 题。
此外，专利文献中公开的结构的ADC利用数据的插补，进行输出 的修正，所以认为在到达分解率的方面具有界限。
本发明的解决课题在于，提供能接收以多个码率发送的信号，并且 适用于要求高采样速度和高分解率的高速数据传送且能抑制耗电或电 路面积的增大的数字校准型模数转换器和使用它的无线接收电路和无 线收发电路。本发明具有代表性的一个例子如下所述。即本发明的数字校准型模 数转换器具有第一模拟数字转换单元、第二模拟数字转换单元、对上述 第 一模拟数字转换单元的输出进行校准的数字校准部、用识别信息控制
的切换控制部，上述第一模拟数字转换单元对应于低精度、高采样速度， 上述第二模拟数字转换单元对应于高精度、低采样速度，上述识别信息
表示接收高码率的信号的状态时，通过上述切换控制部，使上述第一模 拟数字转换单元和上述第二模拟数字转换单元和上述数字校准部工作，
进行模拟数字转换，当上述识别信息表示接收低码率的信号的状态时， 通过上述切换控制部，使上述第一模拟数字转换单元和上述数字校准部 的工作停止，由上述第二模拟数字转换单元进行模拟数字转换。
根据本发明，能用一个数字校准型模数转换器实现双采样速度模数 转换器，所以能大幅度降低无线接收电路和无线收发电路的芯片占有面 积，并且能显著降低耗电。


图l是表示本发明实施例1的无线收发电路的接收电路的整体电
路结构的图。
图2是表示实施例1的数字校准型模数转换器的结构的概要的图。
图3是表示实施例1的数字校准型模数转换器的工作的时序图。 图4是表示本发明的效果的图。
图5是表示本发明实施例2的无线收发电路的接收电路的整体电
路结构的图。
图6是表示本发明实施例2的切换控制部的具体结构例的图。 图7是表示本发明实施例2的数字校准型模数转换器的具体结构
例的图。
图8是表示本发明实施例3的数字校准型模数转换器的结构例的
图9是表示本发明实施例3的时序图。图IO是表示本发明实施例4的无线收发电路的接收电路的整体
电路结构的图。
图11是表示本发明实施例4的时序图。 图12是表示本发明实施例4的时序图。
图13是表示本发明实施例5的无线收发电路的接收电路的整体
电路结构的图。
图14是表示实施例5的信号检测部的结构例的一个例子的图。 图15是表示本发明实施例6的数字校准型模数转换器的结构例
图16是表示本发明其他实施例的数字校准型模数转换器的结构
例的图。
图17是表示本发明其他实施例的数字校准型模数转换器的结构
例的图。
图18是表示本发明其他实施例的数字校准型模数转换器的结构
例的图。
图19是表示本发明其他实施例的数字校准型模数转换器的结构
例的图。
图20是表示本发明其他实施例的数字校准型模数转换器的结构
例的图。
体电路结构的图。
图22是表示本发明其他实施例的无线收发电路的收发电路的整
体电路结构的图。
体电路结构的图。
图2 4是表示以往的多码率所对应的无线接收部的 一 般结构例的
图25是表示具有以往的数字校准型模数转换器的无线收发电路 的收发电路的整体电路结构的图。符号说明
10:高速低精度的ADC; 11:低速高精度的ADC; 12:数据合成 部；21:天线；22:高频放大部；23:频率转换部；24:电压控制振荡 器；25:相位同步环；26:滤波器；27:可变增益放大器；28: SW; 29:数字校准型模数转换器；212:解调部；213:基带信号处理部；31: 天线；32:高频放大部；33:高频转换部；34:电压控制振荡器；35: 相位同步环；36:滤波器；37:可变增益放大器；38:数字校准型模数 转换器；381:参照模拟数字转换单元；382:主模拟数字转换单元；383: 数字校准部；384:输入侧ADC切换开关(SWCtrl-l ) ; 385:电源切 换控制SW; 386:输出侧ADC切换开关(SWCtrl-2 ) ; 39:解调部； 310:基带信号处理部；311:切换控制部；41:天线；42:高频;故大部； 43:高频转换部；44:电压控制振荡器；45:相位同步环；46:滤波器； 47:可变增益放大器；48:数字校准型模数转换器；481:采样保持电 路；482:参照模拟数字转换单元；483:主模拟数字转换单元；484: 数字校准部；485 489: SW; 49:解调部；410:基带信号处理部；411: 切换控制部；4111: SW控制部；4112:电源控制部；412:存储器；51: 天线；52:高频放大部；53:频率转换部；54:电压控制振荡器；55: 相位同步环；56:滤波器；57:可变增益放大器；58:天线；59:高频 放大部；510:频率转换部；511:电压控制振荡器；512:相位同步环； 513:滤波器；514:可变增益放大器；515:切换SW; 516:数字校准 型模数转换器；517:解调部；518:基带信号处理部；519:切换控制 部；71:天线；72:高频放大部；73:频率转换部；74:电压控制振荡 器；75:相位同步环；76:滤波器；77:可变增益放大器；78:数字校 准型模数转换器；79:解调部；710:基带信号处理部；711:切换控制 部；1001:天线；1002:高频放大部；1003:频率转换部；1004:电压 控制振荡器；1005:相位同步环；1006:滤波器；1007:可变增益方文大 器；1008:数字校准型模数转换器；1009:信号检测部；1010:切换控 制部；1011:解调部；1012:基带信号处理部；1101:低通滤波器；1102: 功率检测器；1103:特征检测器；1104:判断部；2001:天线；2002:收发切换部；2003:高频放大部；2004:频率转换部；2005:电压控制 振荡器；2006:相位同步环；2007:滤波器；2008:可变增益放大器； 2009:数字校准型模数转换器；2010:解调器；2011:基带信号处理部； 2012:切换控制部；2013:发送部；2014: 一芯片的部分；2019:数字 校准型模数转换器；2101:天线；2102:收发切换部；2103:高频放大 部；2104:频率转换部；2105:电压控制振荡器；2106:相位同步环； 2107:滤波器；2108:可变增益放大器；2109:数字校准型模数转换器； 2110:解调部；2111:基带信号处理部；2112:切换控制部；2113:发 送部；2114: —芯片的部分。
具体实施例方式
根据本发明的代表实施例，为了处理多码率的无线接收信号， 提供具有设置参照用的模数转换器和主要的模数转换器(以下，主 模数转换器)的至少一个数字校准型模数转换器的无线收发电路。
各数字校准型模数转换器处理高采样速度的无线接收信号时，使所 述参照模数转换器和所述主模数转换器都工作，构成通常的数字校 准型高采样速度高分解率模数转换器，而处理低采样速度的无线接 收信号时，使用参照模数转换器，进行模拟数字转换，主模数转换 器等使工作停止，降低耗电。
通过实施本发明，与具有不进行数字校准的高采样速度并且高 分解率的模数转换器的情形相比，能显著降低耗电。此外，与假定 采用高速型和低速型的2个个别的ADC时不同，不另外需要低码率 无线接收信号处理用的低采样速度高分解率模数转换器，所以能显 著降低电路面积。特别是在SOC ( System on a chip)或RF-IC中， 通过模数转换器的电路面积的降低，能增大其他电路块的布局的自 由度，期待接收机整体的特性的提高，在低码率无线接收信号处理 时，停止高采样速度的主ADC的工作，能削减高工作时钟即高频信 号或高次谐波通过电源线或布线间的耦合对RF电^^部或IF电^^部 带来的影响，所以在无线通信系统整体的尺寸、性能、耗电的方面成为大的优点。 [实施例1]
首先，根据图1 图4,说明本发明的实施例1的具有模数转换 器的无线收发电路的接收电路的基本结构。图1是表示本实施例1 的无线收发电路的接收电路的整体电路结构的图。在图1中，从天
线31输入的信号在高频放大部32放大，进而通过频率转换电路33， 与由电压控制振荡器34和相位同步环35生成的局部振荡信号相乘， 频率转换为低的中间频率(或者零频率)。中间频率或基带信号由 滤波器36除去妨碍波成分后，由可变增益放大器37放大后输入到 一个数字校准型模数转换器38中。由数字校准型模数转换器38进 行了数字化的信号由解调部39解调后，通过基带信号处理部310进 行上级层的处理等。
数字校准型模数转换器38根据保持当前正在接收的信号的种类 或码率等信息的识别信息(D)，根据由切换控制部311提供的控制 信号Ctrl，控制切换。另外，关于识别信息(D)的具体的取得方法， 在后面的实施例中说明。
图2表示本实施例的数字校准型模数转换器38的结构的概要。 输入模拟电压通过输入侧ADC切换开关(SWCtrl-l ) 384分别与主 模拟数字转换单元(第一模拟数字转换单元)382和参照模拟数字转 换单元(第二模拟数字转换单元)381连接。主模拟数字转换单元对 应于低精度、高采样速度，以能处理高码率的无线信号的足够高的 采样速度工作。而参照模拟数字转换单元对应于高精度、低采样速 度，以能处理低码率的无线信号的程度进行工作，即比主模拟数字 转换单元382慢很多的采样速度工作。
主模拟数字转换单元382的输出和参照模拟数字转换单元381 的输出连接在数字校准部383。参照模拟数字转换单元381的输出、 经由数字校准部383的主模拟数字转换单元382的输出的2个输出 中任意一个，由输出侧ADC切换开关(SWCtrl-2 ) 386选择，成为 数字校准型模数转换器38的数字输出。输入侧ADC切换开关SW384、 386由切换控制部311的输出信号控制。也用切换控制部 311的输出信号控制电源切换控制部385。即电源切换控制部385按 照码率等进行工作，通过VDDctrl一Main对主才莫拟数字转换单元382 和数字校准部383的电源电压进行接通/断开控制，通过VDDctrl—Ref 控制参照模拟数字转换单元381的电源电压。
切换控制部311使数字校准型模数转换器38在高码率的信号接 收时作为通常的数字校准型模数转换器工作，在低码率的信号接收 时，作为低速、省电型的模数转换器工作。
回到图1，自动设定可变增益放大器37的增益，由此其输出电 压振幅与数字校准型模数转换器38的输入动态范围相等，或者比其 小。由数字校准型模数转换器38数字化的信号由解调部39解调后， 通过基带信号处理部310，进行上级层的处理。滤波器36在中间频 率不是0时，用以中间频率为中心的带通滤波器来实现，在中间频 率是0时(直接转换时)，用低通滤波器来实现。
图3是表示实施例1的数字校准型模数转换器38的工作的时序 图。根据识别信息(D)，低码率时(t0-tl、 t2-13、 t4-t5),控制信 号Ctrl成为低电平(L),参照模拟数字转换单元381电源接通，实 施模拟数字转换处理，其间，为了降低耗电，主模拟数字转换单元 382或数字校准部383被切断电源。高码率时(U-t2、 t3-t4 ),控制 信号Ctd成为高电平(H),主模拟数字转换单元382和数字校准部 383电源接通，作为通常的数字校准型模数转换器起作用。这时，为 了进行主模拟数字转换单元382的数字校准而利用参照模拟数字转 换单元381。另外，在根据识别信号(D)明确没有接收信号的到来 的时间带(t5以后)，控制信号Ctrl成为0，参照模拟数字转换单 元、主模拟数字转换单元和数字校准部都切断电源。
这样，根据实施例1，在具有主模拟数字转换单元和参照模拟数 字转换单元的Cal型模数转换器中，高采样速度时，作为通常的Cal 型模数转换器，使主模拟数字转换单元和参照模拟数字转换单元双 方都工作，在低采样速度时，停止主模拟数字转换单元的工作，取而代之，使参照模拟数字转换单元代替主模拟数字转换单元工作，
由此能用一个Cal型模数转换器与双采样速度对应。
通过实施本发明，与用一个高采样速度并且高分解率的数字校 准型模数转换器、或者不进行数字校准的模数转换器处理高码率和 低码率的接收信号的情形相比，能显著降低耗电。
此外，如果与采用高速型和低速型的2个个别的ADC的情形相 比，不另外需要低码率无线接收信号用的低采样速度高分解率模数 转换器，所以能显著降低电路面积。即如图4所示的电路面积的估 计的 一个例子所示，能大幅度降低双采样速度对应模数转换器的芯 片占有面积。换言之，不需要相当于低采样速度高分解率模数转换 器电路的面积，能显著降低作为电路整体的面积。在SOC-RF-IC中， 由于模数转换器的电路面积的降低，当然能增大其他电路块的布局 自由度，期待接收机整体的特性的提高，在低码率无线接收信号处 理时，停止高采样速度的主ADC的工作，能削减高工作时钟即高频 信号或高次谐波通过电源线或布线间的耦合对RF电^^部或IF电鴻^ 部带来的影响，所以在无线通信系统整体的尺寸、性能、耗电的方 面成为大的优点。
此外，低码率时，只有参照模拟数字转换单元变为电源接通而 实施模拟数字转换处理，其间，主模拟数字转换单元或数字校准部 断开电源，所以大大有助于模数转换器耗电的节减。
根据图5 图7,说明本发明实施例2的具有模数转换器的无线 收发电路的接收电路。图5是表示本实施例的无线收发电路的接收 电路的整体电路结构的图。在本实施例中公开了在实施例1中从基 带信号处理部提供识别信息(D)的情形。
即在图5中，在基带信号处理部410的存储器412中保持关于 接收的信号种类或码率、数据长度或数据期间等信息，根据该信息， 取得识别信息(D),由此生成控制信号Ctrl。
从天线41输入的信号在高频放大部42被放大，通过频率转换电路43，与由电压控制振荡器44和相位同步环45生成的局部振荡 信号相乘，频率转换为低的中间频率(或者0频率)。中间频率或 基带信号由滤波器46除去妨碍波成分后，由可变增益放大器47放 大，输入数字校准型模数转换器48。数字校准型模数转换器48根据 识别信息，通过由切换控制部411提供的控制信号，高码率时，作 为通常的数字校准型模数转换器工作，进行高采样速度并且高分解 率的模拟数字转换。而低码率时，数字校准型模数转换器48中包含 的参照模拟数字转换单元实施模拟数字转换处理，这时，为了削减 耗电，主模拟数字转换单元等停止工作，切断电源。
识别信息(D)由基带信号处理部410提供。即在蜂窝等无线系
息而被计划，该计划信息在基带信号处理部410的存储器412中被 保持和管理。因此，基带信号处理部410根据该计划信息，能够生 成并提供控制数字校准型模数转换器所需的识别信息(D)。
例如，第2、第3、第3.5代的低码率的蜂窝信号的接收时，为 了数字校准型模数转换器48中包含的参照模拟数字转换单元482作 为模数转换器工作，基带信号处理部410与图3同样生成识别信息 (D)和控制信号Ctrl。根据控制信号Ctrl，数字校准型模数转换器 48为了削减耗电，只将参照模拟数字转换单元482接通电源。
而第3.9、第4代的高码率的蜂窝信号的接收时，为了数字校准 型模数转换器48作为通常的数字校准型模数转换器工作，基带信号 处理部410与图3同样生成识别信息(D)和控制信号Ctrl，主模拟 数字转换单元483和参照模拟数字转换单元484也工作。
另外，当然，识别信息和数字校准型模数转换器48的各构成要 素的工作的关系并不局限于此。
自动设定可变增益放大器47的增益，以使其输出电压振幅与数 字校准型模数转换器48的输入动态范围相等，或者比其小。由数字 校准型模数转换器48数字化的信号由解调部49解调后，通过基带 信号处理部410，进行上级层的处理。滤波器46在中间频率不是0
1时，用以中间频率为中心的带通滤波器实现，在中间频率是0时(直 接转换时)，用低通滤波器实现。
图6表示实施例2的切换控制部411的具体结构例，图7表示 实施例2的数字校准型模数转换器48的具体结构例。另外，数字校 准技术本身已在非专利文献3和非专利文献4中说明，所以援引详 细情况，而省略说明。
在图6中，切换控制部411具有开关控制部4111和电源控制部 4112。开关控制部4111按照输入的识别信息(D),生成控制数字 校准型模数转换器的连接状态的EN信号和ENb信号(EN信号的逻 辑倒相信号)。例如，识别信息(D)表示是低码率时，通过把EN 信号作为高电平H， ENb信号作为低电平L输出，数字校准型模数 转换器中包含的参照模拟数字转换单元成为单独进行模拟数字转换 的状态。而识别信息(D)表示是高码率时，通过把EN信号作为高 电平L， ENb信号作为低电平H输出，数字校准型模数转换器作为 通常的数字校准型模数转换器工作。
识别信息(D)同时也施加在电源控制部4112上，在预定的定 时，生成用于对采样保持电路481、参照模拟数字转换单元482、主 模拟数字转换单元483、以及数字校准部484的各电源电压进行接通 /断开控制的门信号VDDctrl—Main或VDDctrl—Ref。当然，电源控制 部4112的输出也可以追加用于个别控制采样保持电路或数字校准部 的输出。
在图7的数字校准型模数转换器48中，输入模拟电压由采样保 持电路481用与主模拟数字转换单元483相等的高采样速度采样并 保持。采样保持电^各481的输出通过SW488和SW487分别与主才莫 拟数字转换单元483和参照模拟数字转换单元482连接。主模拟数 字转换单元483以能处理高码率的无线信号的足够高的采样速度工 作，而参照模拟数字转换单元482以能处理低码率的无线信号的程 度工作，即比主模拟数字转换单元483慢很多的采样速度工作。
主模拟数字转换单元483的输出和参照模拟数字转换单元482的输出与数字校准部484连接，校准的结果通过SW489连接到输出。 此外，输入模拟电压通过SW485连接到参照模拟数字转换单元482 的输入部。此外，参照模拟数字转换单元482的输出通过SW486连 接到输出。高码率的信号接收时，ENb成为高电平H，SW487、SW488、 SW489导通，此外，EN变为高电平，SW485和SW486断开，作为 通常的数字校准型模数转换器工作。
而接收低码率的信号时，EN变为高电平H， SW485和SW486 导通，ENb变为低电平L， SW487、 SW488、 SW489断开，参照模 拟数字转换单元482的输入输出节点连接在输入和输出。主模拟数 字转换单元483、采样保持电路481、数字校准部484的电源电压由 VDDctrLMain控制通断。此外，参照模拟数字转换单元482的电源 电压由VDDctrl—Ref控制。
根据本实施例，在接收多码率的无线电路中，能降低模数转换 器的耗电，并且能缩小电路面积。
根据图8和图9,说明本发明实施例3的具有模数转换器的无线 收发电路的接收电路。图8表示本发明实施例3的数字校准型模数 转换器的结构例，图9表示时序图。本实施例构成为一部分变更实 施例2,按照所接收的多个无线系统，能与模拟前置部个别存在的情
形相对应。
在图8中，属于无线系统1 (例如蜂窝系统)的信号由天线51 接收，在高频放大部52被放大，进而通过频率转换电路53，与由电 压控制振荡器54和相位同步环55生成的局部振荡信号相乘，频率 转换为低的中间频率(或者0频率)。中间频率或基带信号由滤波 器56除去妨碍波成分后，由可变增益放大器57放大，通过切换开 关SW515输入数字校准型模数转换器516。
而属于无线系统2(例如无线LAN系统)的信号由天线58接收， 在高频放大部59被放大，进而通过频率转换电路510，与由电压控 制振荡器511和相位同步环512生成的局部振荡信号相乘，频率转换为低的中间频率(或者0频率)。中间频率或基带信号由滤波器
513除去妨碍波成分后，由可变增益放大器514放大，通过切换开关 SW515输入数字校准型模数转换器516。另外，从上述天线到可变 增益放大器的电路部的一部分也可以公用化。
数字校准型模数转换器516根据保持当前接收的信号的种类或 码率等信息的识别信息(D)，根据由切换控制部519提供的控制信 号进行切换，以使在高码率时，作为通常的数字校准型模数转换器 工作，进行高采样速度并且高分解率的模拟数字转换，在低码率时，
数字校准型模数转换器516中包含的参照模拟数字转换单元实施模 4以数字转换处理。只用参照模拟数字转换单元实施模拟数字转换处 理时，为了削减耗电，主模拟数字转换单元等停止工作，切断电源。
识别信息也施加在切换SW515上，输出无线系统1的信号的可 变增益放大器5 7或输出无线系统2的信号的可变增益放大器514的 输出的任意一方与数字校准型模数转换器516的输入部连接。上述 识别信息由基带信号处理部518的存储器5181提供。
在蜂窝或无线L AN等无线系统中，各终端接收的信号的码率或 接收定时被预先计划，基带信号处理部518管理计划信息，所以能 与信号的接收的有无无关地，向切换控制部519或切换SW515供给 识别信息。
一般，蜂窝系统的码率比无线LAN系统的码率慢，所以接收蜂 窝信号时，根据基带信号处理部518发出的识别信息(D)，切换控 制部519进行控制，以使例如数字校准型模数转换器516中包含的 参照模拟数字转换单元实施模拟数字转换处理，为了削减耗电，把 主模拟数字转换单元切断电源。
而接收高码率的无线LAN信号的时间带，根据基带信号处理部 518发出的识别信息(D),切换控制部519进行控制，从而例如数 字校准型模数转换器516作为通常的数字校准型模数转换器工作。
自动设定可变增益放大器57或514的增益，以使其输出电压振 幅与数字校准型模数转换器516的输入动态范围相等，或者比其小。由数字校准型模数转换器516数字化的信号由解调部517解调后，
通过基带信号处理部518,进行上级层的处理。滤波器56或513在 中间频率不是0时，用以中间频率为中心的带通滤波器来实现，在 中间频率是0时(直接转换时)，用低通滤波器来实现。
本实施例特别适合应用于接收多个不同的无线系统的信号的无 线终端，但是，当然并不局限于此。
在图9所示的本实施例的定时图中，根据基带信号处理部518 发出的识别信息(D)，在接收蜂窝信号的时间带，数字校准型模数 转换器516中包含的参照模拟数字转换单元实施模拟数字转换处理， 而为了削减耗电，主模拟数字转换单元切断电源。在接收无线LAN 信号的时间带，数字校准型模数转换器516作为通常的数字校准型 模数转换器工作。因此，为了使内置的主模拟数字转换单元和参照 模拟数字转换单元都工作，都变为电源接通的状态。
这样利用计划功能，生成识别信息(D),在发给自己的蜂窝信 号或无线LAN信号的接收时以外，能把数字校准型模数转换器516 切断电源，所以能降低平均的耗电。此外，能缩小电路面积。
根据图10、图11、图12,说明本发明实施例4的具有模数转换 器的无线收发电路的接收电路。图IO表示本发明实施例4的数字校 准型模数转换器的结构例，图11、图12表示时序图。在本实施例中 公开了在实施例1中从解调部提供识别信息(D)的情形。即如图 IO所示，解调部79具有根据解调信号，生成识别信息的识别信息生 成功能790。
从天线71输入的信号在高频;汰大部72 一皮方文大，进而通过频率 转换电路73,与由电压控制振荡器74和相位同步环75生成的局部 振荡信号相乘，频率转换为低的中间频率(或者0频率)。中间频 率或基带信号由滤波器76除去妨碍波成分后，由可变增益放大器77 放大，输入数字校准型模数转换器78。数字校准型模数转换器78 根据保持当前接收的信号的种类或码率等信息的识别信息，通过由切换控制部711提供的控制信号，高码率时，作为通常的数字校准 型模数转换器工作，进行高采样速度并且高分解率的模拟数字转换， 低码率时，数字校准型模数转换器78中包含的参照模拟数字转换单 元实施模拟数字转换处理，这时，为了削减耗电，主模拟数字转换 单元等停止工作，切断电源。
上述识别信息由解调部79的识别信息生成功能790提供。自动 设定可变增益放大器77的增益，从而输出电压振幅与数字校准型模 数转换器78的输入动态范围相等，或者比其小。
由数字校准型模数转换器78数字化的信号由解调部79解调后， 通过基带信号处理部710，进行上级层的处理。滤波器76在中间频 率不是0时，用以中间频率为中心的带通滤波器实现，在中间频率 是0时(直接转换时)，用低通滤波器实现。
一般，在无线LAN等多码率无线系统中，如图11、图12所示， 信息包中的数据部的码率信息存在于位于该信息包的开始的报头 部。此外，报头部与数据部的码率无关，通常由最低，因此最小的 固定码率调制。因此，如图ll所示，只将数字校准型模数转换器78 中包含的参照模拟数字转换单元接通电源，使用模数转换器，进行 信息包的报头期间中的模拟数字转换。
解调部79的识别信息生成功能790将模拟数字转换结果解调， 取得写入报头部的、数据部的码率和数据长度的信息。根据取得的 码率和数据长度，解调部79生成识别信息。例如，判明数据部的码 率是无线LAN的标准规格的IEEE802.11n或post lln所对应的高码 率时，根据识别信息(D),使数字校准型模数转换器78作为通常 的数字校准型模数转换器工作，为了以高采样速度并且分解率模拟 数字转换数据部的信号，如图ll所示，使用识别信息进行控制，以 使除了参照模拟数字转换单元，主模拟数字转换单元也通电工作。 识别信息(D)的接通(ON)期间由数据长度决定。另外，无线系 统的起动时没有解调数据，所以参照模拟数字转换单元继续工作， 取得解调数据后接收的信息包的接收定时信息之后，用基于其的识别信息控制。
而判断数据部的码率例如是无线LAN的标准井见格的 IEEE802.1 1a/b/g所对应的低码率时，在信息包的数据期间中也可以 继续只基于数字校准型模数转换器78中包含的参照模拟数字转换单 元的模拟数字转换，所以如图12所示，使用识别信息(D)进行控 制，以使主模拟数字转换单元保持断电。
本实施例特别适合在信号的报头部搭载码率信息的无线LAN等 系统中，应用于接收多个不同的码率的信号的多模式无线终端，但 是，当然并不局限于此。
根据本实施例，在接收多码率的数据的无线电路中，能减少模 数转换器的耗电，并且能减小电路面积。
根据图13、图14,说明本发明实施例5的具有模数转换器的无 线收发电路的接收电路。图13表示本发明实施例5的数字校准型模 数转换器的结构例，图14表示实施例5的信号检测部的结构例的一 个例子。在本实施例中公开了在实施例1中从另外设置的信号检测 部的检测结果，提供识别信息的情形。
在图13中，从天线1001输入的信号在高频放大部1002净皮放大， 通过频率转换电路1003,与由电压控制振荡器1004和相位同步环 1005生成的局部振荡信号相乘，频率转换为低的中间频率(或者0 频率)。中间频率或基带信号由滤波器1006除去妨碍波成分后，由 可变增益放大器1007放大，输入数字校准型模数转换器1008。数字 校准型模数转换器1008根据保持当前接收的信号的种类或码率等信 息的识别信息，通过由切换控制部1010提供的控制信号，高码率时， 作为通常的数字校准型模数转换器工作，进行高采样速度并且高分 解率的模拟数字转换，低码率时，数字校准型模数转换器1008中包 含的参照模拟数字转换单元实施模拟数字转换处理。低码率时，为 了削减耗电，主模拟数字转换单元等停止工作，切断电源。
上述识别信息例如由可变增益放大器1007的输出部上连接的信号检测部1009提供。连接信号检测部1009的位置当然并不局限于 此。自动设定可变增益放大器1007的增益，以使输出电压振幅与数 字校准型模数转换器1008的输入动态范围相等，或者比其小。由数 字校准型模数转换器1008数字化的信号由解调部1011解调后，通 过基带信号处理部1012，进行上级层的处理。滤波器1006在中间频 率不是0时，用以中间频率为中心的带通滤波器来实现，在中间频 率是0时(直接转换时)，用低通滤波器来实现。
图14表示信号检测部1009的结构例的一个例子。输入信号由 低通滤波器1101受到频带限制后，通过功率检测器1102取得例如 信号振幅电压。功率检测器1102能用通常的整流电路或峰值保持电 路来实现。低通滤波器1101的输出如果必要，就如图9所示，施加 到特征检测器1103,在该输出取得与接收信号的特征相对应的输出。 功率检测器1102的输出和特征检测器1103的输出作用到判断部 1104,该判断部1104根据这些输入，判定信号的种类或码率，输出 识别信息。
例如，如果低通滤波器1101的截止频率设定得足够小，与低码 率即窄频带的信号的接收时相比，高码率即宽频带的信号的接收时， 功率检测器1102的输出变小。因此，能够按照同一输出值，判断部 1104识别信号的码率。
接收高码率信号时，VDDctrl—Main和VDDctrl_Ref都变为H(通 电)，接收低码率信号时，VDDctrl—Main为L (停电)，VDDctrl—Ref 为H (通电)。
此外，只用功率检测，充分的信号识别困难时，通过特征检测 器1103 一全测例如最大最小信号振幅比或PAPR (Peak to Average Power Ratio),提高判断部1104的判断精度。此外，当然并不局限于此。
根据本实施例，在接收多码率的数据时，能降低模数转换器的 耗电，并且能减小电路面积。 [实施例6]根据图15，说明本发明实施例6的模数转换器。图15是一部分 变更图7所示的数字校准型模数转换器的实施例。即是低码率时， 不直接连接参照模拟数字转换单元和输入，而是通过采样保持电路
481连接地变更的实施例。即采样保持电^各481的输出通过SW488 与主模拟数字转换单元483连接，此外，直接与参照模拟数字转换 单元482连接。主模拟数字转换单元483的输出和参照模拟数字转 换单元482的输出连接在数字校准部484，数字校准的结果通过 SW486、 SW489分别与输出连接。
低码率时，与参照模拟数字转换单元482 —起，采样保持电路 481也工作，所以参照才莫拟数字转换单元482的电源电压也例如由 V[)Dctrl一Ref控制。此外，根据EN信号，高码率时，采样保持电路 481以与主模拟数字转换单元483相等的高采样速度工作，而低码率 时，以与参照模拟数字转换单元4 82相等的低采样速度工作。
根据本实施例，在接收多码率的数据的无线电路中，能降低模 数转换器的耗电，并且能减小电路面积。
构成本发明的其他实施例的模数转换器48的各要素的组合并不 局限于上述的实施例。根据图16 图20,说明构成本发明的其他实 施例的模数转换器48的结构例。
图16的例子表示采样保持电路1501作为参照模拟数字转换单 元482的专用电路而配置的模数转换器48。输入信号输入采样保持 电路1501，并且通过SW488输入主模拟数字转换单元483。主模拟 数字转换单元483的输出和参照模拟数字转换单元482的输出连接 在数字校准部484,数字校准后的结果通过SW486、 SW489分别与 输出连才妾。
图17的例子表示采样保持电路1503、 1501分别配置在主模拟 数字转换单元483和参照模拟数字转换单元482之前的模数转换器48。
此外，图18表示不配置采样保持电路时的模数转换器48的一个例子。
此外，图19是在图7的结构中，用管道型模拟数字转换单元实 现主模拟数字转换单元483和参照模拟数字转换单元482时的模数 转换器48的例子。
进而，图20是在图7的结构中，用管道型模拟数字转换单元实 现主模拟数字转换单元483，用sigma-delta型模拟数字转换单元实 现参照模拟数字转换单元482的情形。另外，这些各实施例的工作 和效果与图7的例子中说明的基本同样，所以省略个别的详细的说 明。
下面，说明本发明其他实施例的无线收发电路。图21是表示本 实施例的无线收发电路的收发电路的整体电路结构的图。在本实施 例中公开了在实施例1等的电路中将除了基带信号处理部的收发部 一芯片化的情形。
即在本实施例中，通过IC,将包含发送部2013、除了基带信号 处理部2011的接收部的RF-IC2014—芯片化。在接收部设置1个数 字校准型模数转换器2009。
由天线2001接收的信号经过收发切换部2002在接收部的高频 放大部2003被放大，进而通过频率转换电路2004,与由电压控制振 荡器2005和相位同步环2006生成的局部振荡信号相乘，频率转换 为低的中间频率(或者0频率)。中间频率或基带信号由滤波器2007 除去妨碍波成分后，由可变增益放大器2008放大，输入数字校准型 模数转换器2009。数字校准型模数转换器2009根据保持当前接收的 信号的种类或码率等信息的识别信息(D),通过由切换控制部2012 提供的控制信号，高码率时，作为通常的数字校准型模数转换器工 作，低码率时，数字校准型模数转换器2009中包含的参照模拟数字 转换单元实施模拟数字转换处理，这时，为了削减耗电，主模拟数 字转换单元等停止工作，切断电源。即在具有主模拟数字转换单元 和参照模拟数字转换单元的Cal型模数转换器中，高采样速度时，作为通常的Cal型模数转换器，使主模拟数字转换单元和参照模拟 数字转换单元双方工作，在低采样速度时，停止主模拟数字转换单 元的工作，使参照模拟数字转换单元代替主模拟数字转换单元工作，
用一个Cal型模数转换器能与双速对应。
自动设定可变增益放大器2008的增益，以使输出电压振幅与数 字校准型模数转换器2009的输入动态范围相等，或者比其小。由数 字校准型模数转换器2009数字化的信号由解调部2010解调后，通 过基带信号处理部2011,进行上级层的处理，对通用处理器输出。 滤波器2007在中间频率不是0时，用以中间频率为中心的带通滤波 器来实现，在中间频率是0时(直接转换时)，用低通滤波器来实 现。
收发部2014能用CMOS电路或双CMOS电路集成化到一个芯片上。
根据本实施例，在低采样速度时，主模拟数字转换单元停止工 作，从而能避免由于电源线或布线间的耦合，高时钟频率的电流或 电压泄漏到RF电路部、IF电路部、调制电路、解调电路、数据处理 部的各电^各部，4吏它们地工作恶化。能缩小电^各面积。
在上述实施例中，表示具有一个数字校准型模数转换器的接收 电路，但是根据接收电路的结构，有时也使用2个数字校准型模数
转换器。
体电路结构的图。在本实施例中，代替实施例8的电路，在接收部 设置实质上相同的2个数字校准型模数转换器2009、 2109。在接收 部，在高频放大部2003被放大，由2个混频器2004、 2005将来自 VCO2015和90度移相器2014的振荡信号正交检波，转换为I (In-phase) /Q(Quadrature-phase)信号。I/Q信号分别由滤波器2007、 2017除去妨碍波成分后，用可变增益放大器2008、 2018放大后，用 2个数字校准型模数转换器2009、 2109分别转换为数字信号。数字信号的1/Q信号为了进行可变增益放大器2008、 2018的AGC控制， 输入电平检测器(省略图示)，并且由解调部2010解调。
对把接收RF信号转换为IQ信号，分别进行模拟数字转换的方 式也能应用本发明。
各数字校准型模数转换器的结构关于功能，与上述实施例相同。
本实施例的效果与实施例8的效果相同。
说明本发明其他实施例的无线收发电路。图23是表示本发明其 他实施例的无线收发电路的收发电路的整体电路结构的图。在本实 施例中公开了在实施例1等的电路中，将包含基带信号处理部的接 收部一芯片化的情形。
即在本实施例中，能够将包含接收部、发送部2013、基带信号 处理部2011的收发器2114用CMOS电路或双CMOS电路集成在一 个芯片上。
根据本实施例，与实施例8和9同样，在接收多码率的数据的 无线电路中，低采样速度时，只有参照模拟数字转换单元工作，所 以能降低耗电。其间，主模拟数字转换单元停止工作，由此能避免 由于电源线或布线间的耦合，高时钟频率的电流或电压泄漏到RF电 路部、IF电路部、调制电路、解调电3各、数据处理部的各电路部， 使它们的工作恶化。此外，通过在芯片中内置基带信号处理部2011, 能减化与解调部2010的输出之间的接口 ，并且能缩短布线长度，所 以能降低数字的耗电。此外，通过将基带信号处理部2011设置在芯 片内，使同一处理部也能进行数字校准部484的计算处理的一部分 或全部，据此，能进一步减小芯片面积。
权利要求
1. 一种数字校准型模数转换器，其特征在于包括第一模拟数字转换单元、第二模拟数字转换单元、对上述第一模拟数字转换单元的输出进行校准的数字校准部、以及由识别信息控制的切换控制部，其中，上述第一模拟数字转换单元对应于低精度、高采样速度，上述第二模拟数字转换单元对应于高精度、低采样速度，当上述识别信息表示接收高码率的信号的状态时，通过利用上述切换控制部使上述第一模拟数字转换单元、上述第二模拟数字转换单元和上述数字校准部工作来进行模拟数字转换，当上述识别信息表示接收低码率的信号的状态时，通过上述切换控制部使上述第一模拟数字转换单元和上述数字校准部停止工作，并由上述第二模拟数字转换单元来进行模拟数字转换。
2. 根据权利要求1所述的数字校准型模数转换器，其特征在于 上述识别信息是根据接收的信号的种类或码率的信息来生成的。
3. 根据权利要求1所述的数字校准型模数转换器，其特征在于 上述切换控制部在判断出没有接收信号时，切断上述第 一模数转换器、上述第二模数转换器和上述数字校准部中的至少 一个电源。
4. 根据权利要求1所述的数字校准型模数转换器，其特征在于 上述切换控制部具有开关控制部和电源控制部， 上述开关控制部具有按照上述识别信息来生成用于控制上述数字校准型模数转换器的连接状态的EN信号和作为EN信号的逻辑倒 相信号的ENb信号的功能，上述电源控制部具有生成用于对上述第一模数转换器、上述数 字校准部以及上述第二模数转换器的各电源电压进行接通/断开控制 的门信号的功能。
5. 根据权利要求1所述的数字校准型模数转换器，其特征在于 上述模数转换器具有 一 个或两个以上的采样保持电路，根据由上述识别信息提供的接收信号的状态，利用上述切换控制 部来控制上述采样保持电路，并在接收信号不存在时停止上述采样保持电路。
6. —种无线接收电路，其特征在于 包括至少 一 个数字校准型模数转换器，上述各数字校准型模数转换器具有第一模拟数字转换单元、第二 模拟数字转换单元、对上述第 一 模拟数字转换单元的输出进行校准 的数字校准部、以及由识别信息控制的切换控制部，上述第一模拟数字转换单元对应于低精度、高釆样速度，上述第 二模拟数字转换单元对应于高精度、低采样速度，当上述识别信息表示接收高码率的信号的状态时，通过利用上述 切换控制部使上述第一模拟数字转换单元、上述第二模拟数字转换 单元和上述数字校准部工作来进行模拟数字转换，当上述识别信息表示接收低码率的信号的状态时，通过上述切换 控制部使上述第一模拟数字转换单元和上述数字校准部停止工作， 并由上述第二模拟数字转换单元来进行模拟数字转换。
7. 根据权利要求6所述的无线接收电路，其特征在于上述识别信息与所接收的信号的种类或码率以及数据长度相对 应。 .
8. 根据权利要求6所述的无线接收电路，其特征在于 具有一个基带信号处理部，上述切换控制部从上述基带信号处理部取得上述识别信息。
9. 根据权利要求8所述的无线接收电路，其特征在于 利用上述基带信号处理部中保持的计划功能来生成上述识别信白、心
10. 根据权利要求6所述的无线接收电路，其特征在于包括对上述各模数转换器的输出信号进行解调的 一 个解调部， 上述切换控制部从该解调部的输出中取得上述识别信息。
11. 根据权利要求10所述的无线接收电路，其特征在于上述切换控制部根据与接收信息包上存在的码率有关的信息的 解调结果来生成上述识别信息。
12. 根据权利要求6所述的无线接收电路，其特征在于 具有多个模拟前置部，根据上述识别信息，从上述多个模拟前置部中选择一个模拟前置 部来进行接收。
13. 根据权利要求6所述的无线接收电路，其特征在于 上述各模数转换器包括至少 一个采样保持电路， 在上述识别信息表示接收高码率的信号的状态时和上述识别信息表示接收低码率的信号的状态时的任意 一 种状态下，都使上述各 采样保持电路工作，当不存在接收信号时，使上述各采样保持电路停止。
14. 根据权利要求6所述的无线接收电路，其特征在于 上述各模数转换器包括至少 一个采样保持电路，只在上述识别信息表示接收高码率的信号的状态时，使上述各采 样保持电路工作，在上述识别信息表示接收低码率的信号的状态时和不存在接收 信号时，使上述各采样保持电路停止。
15. 根据权利要求6所述的无线接收电路，其特征在于上述切换控制部在上述数字校准型模数转换器的前级具有用于 判另'j接收信号的种类或码率的信号检测部， 由上述信号检测部生成识别信息。
16. 根据权利要求6所述的无线接收电路，其特征在于 具有接收多个无线系统的信号，并通过基于上述识别信息而被控制的上述数字校准型模数转换器来对上述任何一个无线系统的接收 信号进行AD转换和解调的功能。
17. 根据权利要求6所述的无线接收电路，其特征在于 具有接收单一无线系统的多个码率的信号，并通过基于上述识别信息而被控制的上述数字校准型模数转换器来对上述任何一个码率的接收信号进行AD转换和解调的功能。
18. —种无线收发电路，其特征在于 包括接收电路、发送电路部以及基带信号处理部，其中， 上述接收电路包括至少 一 个数字校准型模数转换器， 上述各模数转换器包括第一模拟数字转换单元、第二模拟数字转换单元、对上述第 一模拟数字转换单元的输出进行校准的数字校准 部、以及由识别信息控制的切换控制部；其中，上述第一模拟数字转换单元对应于低精度、高采样速度，上述第 二模拟数字转换单元对应于高精度、低采样速度；上述识别信息与接收的信号的种类或码率以及数据长度相对应，当上述识别信息表示接收高码率的信号的状态时，通过利用上述 切换控制部使上述第一模拟数字转换单元、上述第二模拟数字转换 单元和上述数字校准部工作来进行模拟数字转换，当上述识别信息表示接收低码率的信号的状态时，通过上述切换 控制部使上述第一模拟数字转换单元和上述数字校准部停止工作， 并由上述第二模拟数字转换单元来进行模拟数字转换。
19. 根据权利要求18所述的无线收发电路，其特征在于 上述接收电路和上述发送电路部集成在一个芯片上。
20. 根据权利要求19所述的无线收发电路，其特征在于 上述基带信号处理部集成在上述一个芯片上。
全文摘要
本发明提供一种数字校准型模数转换器，在具有参照模拟数字转换单元和主模拟数字转换单元的数字校准型模数转换器中，处理高采样速度的无线接收信号时，使参照模拟数字转换单元和主模拟数字转换单元都工作，构成通常的数字校准型模数转换器，在处理低采样速度的无线接收信号时，使用参照模拟数字转换单元，进行模拟数字转换，主模拟数字转换单元等停止工作，降低耗电。在接收多码率的数据的无线芯片中，能抑制模数转换器的耗电和电路面积的增大。
文档编号H03M1/10GK101420227SQ20081016602
公开日2009年4月29日 申请日期2008年9月28日 优先权日2007年10月3日
发明者大岛俊, 山肋大造 申请人:株式会社日立制作所