专利名称：模拟到数字转换装置和信号处理系统的制作方法
技术领域：
本公开涉及除了音频设备和医疗测量设备之外，主要在无线电通信中使用的接收装置中采用的模拟到数字(AD)转换装置，并且还涉及利用该AD转换装置的信号处理系统。
背景技术：
图I是示出AD转换器(ADC) I的粗略配置的图。在图I中，参考符号X表不提供给AD转换器I的输入电压。输入电压X是模拟信号。另一方面，参考符号Y表不由AD转换器I生成的输出电压。输出电压Y是数字信号。AD转换器I生成AD转换器I中内部采用的电路组件的非理想性引起的失真(distortion)。当电路组件生成失真时，由AD转换器I生成的输出电压Y不仅包括基波成分，而且包括谐波成分。通过将AD转换器I设计成完全差分的配置，可以充分衰减谐波成分中包括的偶次失真成分。然而，谐波成分中包括的奇次失真成分通过AD转换器I按原样输出。如果图I中所示AD转换器I具有失真特性，则对于小到某一程度的输入电压X，输出电压Y由如下的等式(I)表示。Y = aiX+a3X3+a5X5+. · · (I)以上等式中使用的参考符号％表示第i次失真成分。从等式中显然可知不生成偶次失真成分，如上所述。
发明内容
因为在正常谐波失真成分的情况下，随着次数增大增益减小，所以AD转换器的总失真特性受从三次谐波失真成分开始的谐波失真成分支配。这是因为如从等式(I)显然的，随着输入电压X增大，每个失真成分指数地提高。因此，在过去为了改进失真特性，将输入电压X限制到小的量值。换句话说，由失真限制ADC的动态范围。本公开提供一种能够极大改进动态范围受失真限制的AD转换的特性的AD转换装置，并且提供一种采用该装置的信号处理系统。根据本公开提供的技术的第一形式的AD转换装置包括第一 AD转换器，配置为将输入模拟信号转换为第一数字信号；第二 AD转换器，配置为将作为输入模拟信号乘以系数α的结果获得的模拟信号转换为第二数字信号；第一计算单元，配置为将由第一 AD转换器输出的第一数字信号乘以作为平方系数α的结果获得的α2;第二计算单元，配置为将由第二 AD转换器输出的第二数字信号乘以作为系数α的倒数的α -1 ；第三计算单元，配置为计算由第一计算单元输出的第一计算结果和由第二计算单元输出的第二计算结果之间的差别，并且输出该差别作为对输入模拟信号进行的AD转换的结果。根据本公开提供的技术的第二形式的信号处理系统，具有配置为将由模拟信号处理系统生成的输入模拟信号转换为输出数字信号的AD转换装置。该AD转换装置包括第一 AD转换器，配置为将输入模拟信号转换为第一数字信号；第二 AD转换器，配置为将作为输入模拟信号乘以系数α的结果获得的模拟信号转换为第二数字信号；第一计算单元，配置为将由第一 AD转换器输出的第一数字信号乘以作为系数α 的平方的结果获得的α2;第二计算单元，配置为将由第二 AD转换器输出的第二数字信号乘以作为系数α的倒数的α -1 ；第三计算单元，配置为计算由第一计算单元输出的第一计算结果和由第二计算单元输出的第二计算结果之间的差别，并且输出该差别作为对输入模拟信号进行的AD转换的结果。根据本公开提供的技术，可能极大改进动态范围受失真限制的AD转换的特性。
图I是示出ADC(模拟到数字转换器)的粗略配置的图；图2是示出根据本公开第一实施例的具有失真补偿功能的AD转换装置的配置的图；图3是示出根据本公开第二实施例的具有失真补偿功能的AD转换装置的配置的图；图4是示出图3所示每个管线(pipeline)AD转换器的输入级的典型配置的电路图；图5是示出根据本公开第三实施例的具有失真补偿功能的AD转换装置的配置的图；图6是示出用作图5所示Λ EAD转换器的Λ_Σ (Λ Σ)的调制器的典型配置的电路图；以及图7是示出根据本公开第四实施例的信号处理系统的典型配置的框图。
具体实施例方式以下通过参考
本公开的实施例。要注意，按如下安排的章节说明本公开的实施例I :第一实施例2 :第二实施例3 :第三实施例4:第四实施例I :第一实施例图2是示出根据本公开第一实施例的具有失真补偿功能的AD转换装置10的配置的图。 如图中所示，根据该实施例的AD转换装置10采用用作第一 AD转换器11的ADCl、用作第二 AD转换器12的ADC2、增益乘法电路13、第一乘法器14、第二乘法器15和减法器16。增益乘法电路13可以提供在第二 AD转换器12的输入侧。第一乘法器14用作第一计算单元，第二乘法器15用作第二计算单元，而减法器16用作第三计算单元。
在图2中，参考符号X表示提供给AD转换装置10的输入电压。输入电压X是模拟信号。另一方面，参考符号Y表不由AD转换装置10生成的输出电压。输出电压Y是数
字信号。在该实施例中，第一 AD转换器11和第二 AD转换器12是具有完全相同的特性的AD转换器。参考符号G1表不由第一 AD转换器11生成的噪声，而参考符号e2表不由第二AD转换器12生成的噪声。如上所述的提供在第二 AD转换器12的输入侧的增益乘法电路13以增益α乘以输入电压X，其中α <1。增益乘法电路13是模拟电路。在该实施例中，第一 AD转换器11照原样接收输入电压X。另一方面，第二 AD转换器12接收作为输入电压X乘以增益α的结果的、由增益乘法电路13生成的信号。第一乘法器14将从第一 AD转换器11接收的信号乘以增益α的平方，以便生成信号yl，并且将信号yl提供给减法器16。另一方面，第二乘法器15将从第二 AD转换器12接收的信号乘以I/ α，以便生成信号12，并且将信号12提供给减法器16。减法器16计算第二乘法器15生成的信号y2与第一乘法器14生成的信号yl的差别，输出该差别作为AD转换器装置10的输出电压Y。在上述运算中，第一 AD转换器11和第二 AD转换器12 二者表现出由等式(I)表示的输入/输出传递特性。因此，如果不考虑噪声ei和e2，则第一乘法器14生成的信号yl和第二乘法器15生成的信号y2可以分别通过以下等式表示。Y1 = a 2B1X+ a 2a3X3 (2)y2 = B1X+ a 2a3X3(3)要注意，在等式⑵和(3)的情况下，只考虑失真成分的主要的三次失真成分。从等式⑵和(3)，图2所示AD转换装置10生成的输出电压Y可以由示出抵消三次失真成分的等式(4)表示。Y = (l-α 2) B1X (4)信号成分也减少。然而，该实施例提供的本技术不同于现有技术，其中小输入信号X仅乘以(I- α 2)，使得输出信号Y包括由a3 (I-a 2) 3X表示的三次失真成分。另一方面，在该实施例提供的技术的情况下，如上所述抵消三次失真成分。此外，在实际AD转换器中生成噪声。因此，如果生成图2所示噪声61和e2，则输出电压Y中出现的噪声^ut由如下等式(5)表示。Sout — Ct θ2— ct ej (5)如上所述，第一 AD转换器11和第二 AD转换器12是具有完全相同特性的AD转换器。因此，由第一 AD转换器11生成的噪声ei具有与由第二 AD转换器12生成的噪声e2相同的功率，即O1 = e2。考虑ei = e2 = e的事实，从等式⑷和(5)，在AD转换装置10的输出的SNR(信噪比)可以由如下的等式(6)表示。
权利要求
1.一种模拟到数字转换装置，包括 第一模拟到数字转换器，配置为将输入模拟信号转换为第一数字信号； 第二模拟到数字转换器，配置为将作为所述输入模拟信号乘以系数a的结果获得的模拟信号转换为第二数字信号； 第一计算单元，配置为将由所述第一模拟到数字转换器输出的所述第一数字信号乘以作为平方所述系数《的结果获得的a2 ; 第二计算单元，配置为将由所述第二模拟到数字转换器输出的所述第二数字信号乘以作为所述系数a的倒数的a ； 第三计算单元，配置为计算由所述第一计算单元输出的第一计算结果和由所述第二计算单元输出的第二计算结果之间的差別，并且输出所述差别作为对所述输入模拟信号进行的模拟到数字转换的結果。
2.根据权利要求I所述的模拟到数字转换装置，其中 所述第一和第二模拟到数字转换器每个建立为管线模拟到数字转换器，所述管线模拟到数字转换器包括用于在输入级采样输入信号的输入电容器；以及 使所述第一模拟到数字转换器中包括的所述输入电容器的电容不同于所述第二模拟到数字转换器中包括的所述输入电容器的电容。
3.根据权利要求2所述的模拟到数字转换装置，其中 使所述第二模拟到数字转换器中包括的所述输入电容器的电容小于所述第一模拟到数字转换器中包括的所述输入电容器的电容。
4.根据权利要求I所述的模拟到数字转换装置，其中 所述第一和第二模拟到数字转换器每个建立为△_ E模拟到数字转换器； 每个所述A-E模拟到数字转换器包括 至少ー个积分器，其具有积分电容器， 量化器，配置为量化由所述积分器输出的信号，以便生成和输出数字信号， 至少ー个数字到模拟转换器，配置为将由所述量化器生成的所述数字信号转换为模拟信号，并且通过负载电阻器反馈所述模拟信号到所述积分器的输入侧，以及输入电阻器，配置为接收输入信号；以及 使所述第一模拟到数字转换器中包括的所述负载及输入电阻器的电阻和所述第一模拟到数字转换器中包括的所述积分电容器的电容，分别不同于所述第二模拟到数字转换器中包括的所述负载及输入电阻器的电阻和所述第二模拟到数字转换器中包括的所述积分电容器的电容。
5.根据权利要求4所述的模拟到数字转换装置，其中 使所述第二模拟到数字转换器中包括的所述负载及输入电阻器的电阻和所述第二模拟到数字转换器中包括的所述积分电容器的电容，分别大于所述第一模拟到数字转换器中包括的所述负载及输入电阻器的电阻和所述第一模拟到数字转换器中包括的所述积分电容器的电容。
6.—种信号处理系统,包含 用于将模拟信号处理系统生成的输入模拟信号转换为输出数字信号的模拟到数字转换装置，其中所述模拟到数字转换装置包括 第一模拟到数字转换器，配置为将输入模拟信号转换为第一数字信号； 第二模拟到数字转换器，配置为将作为所述输入模拟信号乘以系数a的结果获得的模拟信号转换为第二数字信号； 第一计算单元，配置为将由所述第一模拟到数字转换器输出的所述第一数字信号乘以作为平方所述系数《的结果获得的a2 ; 第二计算单元，配置为将由所述第二模拟到数字转换器输出的所述第二数字信号乘以作为所述系数a的倒数的a ； 第三计算单元，配置为计算由所述第一计算单元输出的第一计算结果和由所述第二计算单元输出的第二计算结果之间的差別，并且输出所述差别作为对所述输入模拟信号进行的模拟到数字转换的結果。
全文摘要
一种AD转换装置包括第一AD转换器，用于将输入模拟信号转换为第一数字信号；第二AD转换器，用于将作为输入模拟信号乘以系数α的结果获得的模拟信号转换为第二数字信号；第一计算单元，用于将由第一AD转换器输出的第一数字信号乘以作为平方系数α的结果获得的α2；第二计算单元，用于将由第二AD转换器输出的第二数字信号乘以作为系数α的倒数的α-1；第三计算单元，用于计算由第一计算单元输出的第一计算结果和由第二计算单元输出的第二计算结果之间的差别，并且输出该差别作为对输入模拟信号进行的AD转换的结果。
文档编号H03M1/12GK102629873SQ20121002065
公开日2012年8月8日 申请日期2012年1月30日 优先权日2011年2月1日
发明者丹羽笃亲, 植野洋介 申请人:索尼公司