三角积分模拟数字转换器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种三角积分模拟数字转换器，包含有一三角积分调变器、一第一抽取滤波器以及一误差抑制电路。该三角积分调变器接收一模拟输入，并且将该模拟输入转换为一第一数字输出。该第一抽取滤波器耦接至该三角积分调变器，且依据该第一数字输出而产生一第二数字输出。该误差抑制电路耦接至该第一抽取滤波器，并且接收一误差输入，并且依据该误差输入来将一误差输出注入该第二数字输出。通过本发明，得以让因误差馈入该三角积分调变器的输入端所造成的不良影响获得改善。
【专利说明】三角积分模拟数字转换器
【技术领域】
[0001]本发明所揭露的实施例是关于如何将一模拟信号转换为一数字信号，更具体地说，是关于一种可抑制误差的三角积分模拟数字转换器。
【背景技术】
[0002]以往的信号处理多是仰赖模拟电路设计，但近来在许多领域中，数字信号处理逐渐取代模拟电路，其中需要靠模拟数字转换器来将模拟信号转换为数字信号。举例来说，三角积分模拟数字转换器(delta-sigma analog-to-digital converter, Δ ΣADC)可以将大范围频宽(从直流到数百万赫兹)内的模拟信号转换为数字信号。一般来说，三角积分模拟数字转换器的核心部分是一三角积分调变器，其负责将模拟输入信号数字化并减少低频噪声。此架构具有噪声整型(noise shaping)功能,可将低频噪声(例如量化噪声)往高频方向推出频带内(in-band)(亦即所要的频带)之外。由于三角积分模拟数字转换器具有噪声整型功能，在低频、高精确度的应用中相当受到欢迎。
[0003]三角积分模拟数字转换器包含有一加法器(可使用一运算放大器来执行减法)、一回路滤波器、一模拟数字转换器、一数字模拟转换器。该数字模拟转换器位于介于该加法器的一输入节点以及该模拟数字转换器的一输出节点的一回授路径之上，因此，该数字模拟转换器的一误差会被馈入该加法器，且被视为该三角积分调变器的一输入信号，这样一来便无法通过该三角积分调变器的噪声整型来有效抑制该数字模拟转换器的误差。有鉴于此，本领域亟需一种噪声抑制机制，来解决因误差馈入至该三角积分调变器的输入端所造成的不良影响。
【发明内容】
[0004]依据本发明的示范性实施例，提出一种可抑制误差的三角积分模拟数字转换器，以解决上述问题。
[0005]依据本发明的一第一实施例，揭露一种三角积分模拟数字转换器(delta-sigmaanalog-to-digital converter),包含有一三角积分调变器、一第一抽取滤波器以及一误差抑制电路。该三角积分调变器用来接收一模拟输入，并且将该模拟输入转换为一第一数字输出。该第一抽取滤波器(decimation filter)耦接至该三角积分调变器，且该第一抽取滤波器用来依据该第一数字输出而产生一第二数字输出。以及该误差抑制电路耦接至该第一抽取滤波器，且该误差抑制电路用来接收一误差输入，并且依据该误差输入来将一误差输出注入至该第二数字输出。
[0006]依据本发明的一第二实施例，揭露一种三角积分模拟数字转换器(delta-sigmaanalog-to-digital converter),包含有一三角积分调变器、一第一信号处理电路以及一误差抑制电路。该三角积分调变器用来接收一模拟输入，并且将该模拟输入转换为一第一数字输出。该第一信号处理电路耦接至该三角积分调变器，且该第一信号处理电路用来调整该第一数字输出以产生一第二数字输出。以及该误差抑制电路耦接至该第一信号处理电路，且该误差抑制电路用来接收一误差输入，并且依据该误差输入来将一误差输出注入至该第二数字输出。该误差输入是该三角积分调变器的一误差。
[0007]本发明提出一种具有误差抑制能力的三角积分模拟数字转换器，得以让因误差馈入该三角积分调变器的输入端所造成的不良影响获得改善。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是具备误差抑制功能的一示范性三角积分模拟数字转换器的示意图；
[0009]图2是图1的三角积分模拟数字转换器的一等效电路的示意图；
[0010]图3为依据本发明一实施例的具备误差抑制能力的一过取样三角积分模拟数字转换器的不意图； [0011]图4为依据本发明另一实施例的具备误差抑制能力的一过取样三角积分模拟数字转换器的示意图；
[0012]图5为依据本发明一实施例的一抽取滤波器的示意图。
[0013]附图标记
[0014]100,300,400三角积分模拟数字转换器
[0015]102三角积分调变器
[0016]104,304,404误差抑制电路
[0017]112、124、126、316 加法器
[0018]114回路滤波器
[0019]116模拟数字转换器
[0020]118、122数字模拟转换器
[0021]306、506、314抽取滤波器
[0022]312频带内滤波器
[0023]507_1 ~507_N抽取级
【具体实施方式】
[0024]在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中普通技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准贝U。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
[0025]图1是具有误差抑制功能的一示范性三角积分模拟数字转换器的示意图。三角积分模拟数字转换器100包含有一三角积分调变器102以及一误差抑制电路104。三角积分调变器102包含有一加法器112 (例如，实作上可使用一运算放大器对信号执行减法)、一回路滤波器114 (例如可具有一个或是多个积分器)、一模拟数字转换器116以及一数字模拟转换器118。三角积分调变器102用来接收一模拟输入Vin，并且将模拟输入Vin转换为一数字输出Dqu/。由于熟习此领域者应能轻易了解三角积分调变器102的操作，为简洁起见，在此便不作更进一步的说明。
[0026]如图1所示，数字模拟转换器118位于介于模拟数字转换器116的一输出节点以及加法器112的一输入节点之间的一回授路径之上，数字模拟转换器118的一误差可被当作是输入三角积分调变器102的输入端的一输入。数字模拟转换器118可以用数字模拟转换器122以及一加法器124来代表，其中数字模拟转换器122的数字模拟转换器误差Edac a显示于数字模拟转换器122的输出端，通过加法器124和数字模拟转换器122的一输出相加。举例来说，数字模拟转换器误差可能是导因于数字模拟转换器不匹配(即数字模拟转换器122的数字模拟转换器单元间的不匹配)。误差抑制电路104可利用回路滤波器114的特性来实现数字模拟转换器误差整型，更具体地说，通过将误差抑制电路104耦接至三角积分调变器102，可将数字模拟转换器122所导致的数字模拟转换器误差Eim a利用三角积分调变器102的噪声转移函数来进行整型，并且产生一误差抑制数字输出Dtot。如图1所不，可利用一加法器126来实现误差抑制电路104,其中加法器126会将一误差输入EDAC—D加入前面的三角积分调变器102的数字输出Dot/。应注意的是，任何可行的方法都可用于测量数字模拟转换器误差Eim a的大小，而误差输入EDAC D是所测量到的数字模拟转换器误差Eda。―A的一数字化结果。
[0027]对于馈入至三角积分调变器102的输入的一数字模拟转换器误差(例如数字模拟转换器不匹配)来说，若是能够于同一取样周期中而在该数字输出被补偿，则如此操作会等效于直接从模拟数字转换器116的输出端将同样误差加入并且经由三角积分调变器102的噪声转移函数进行整型。请参考图2，图2是图1的三角积分模拟数字转换器100的一等效电路的示意图。该等效电路中的加法器202为回路的一部分，因此，加法器202会将误差输入Eda。(其等同于数字模拟转换器122的数字模拟转换器误差)和数字输出Dro/相加，而所得到的数字输出Dtot会回授至数字模拟转换器122。假设回路滤波器114具有一频率响应H，且模拟数字转换器116具有量化噪声QNrasE，则数字输出Dtot可以用以下的方程式来表示:
【权利要求】
1.一种三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述三角积分模拟数字转换器包含有: 一三角积分调变器，用来接收一模拟输入，并且将所述模拟输入转换为一第一数字输出: 一第一抽取滤波器，耦接至所述三角积分调变器，所述第一抽取滤波器用来依据所述第一数字输出而产生一第二数字输出；以及 一误差抑制电路，耦接至所述第一抽取滤波器，所述误差抑制电路用来接收一误差输入，并且依据所述误差输入来将一误差输出注入所述第二数字输出。
2.根据权利要求1所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述第一抽取滤波器包含有多个串接的抽取级，以及所述第二数字输出是所述多个串接的抽取级中一特定抽取级的一输出。
3.根据权利要求2所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述特定抽取级并非所述第一抽取滤波器的一最后一级的抽取级。
4.根据权利要求1所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述误差输入是所述三角积分调变器所导致的一误差。
5.根据权利要求4所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述三角积分调变器包含有一数字模拟转换器，且所述误差输入是一数字模拟转换器误差。
6.根据 权利要求5所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述数字模拟转换器误差是一静态数字模拟转换器误差、一动态数字模拟转换器误差或是由时脉抖动所导致的一误差。
7.根据权利要求1所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述误差抑制电路包含有: 一频带内滤波器，用来接收所述误差输入，并且依据所述误差输入产生一滤波后误差输入； 一第二抽取滤波器，耦接至所述频带内滤波器，所述第二抽取滤波器用来依据所述滤波后误差输入而产生所述误差输出；以及 一加法器，耦接至所述第一抽取滤波器以及所述第二抽取滤波器，所述加法器用来将所述误差输出加入至所述第二数字输出。
8.根据权利要求7所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述频带内滤波器具有一频带内频率响应，且所述频带内频率响应具有一单位增益。
9.根据权利要求1所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，误差抑制电路包含有: 一第二抽取滤波器，用来接收所述误差输入，并且依据所述误差输入来产生所述误差输出；以及 一加法器，耦接至所述第一抽取滤波器以及所述第二抽取滤波器，所述加法器用来将所述误差输出加入至所述第二数字输出。
10.一种三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述三角积分模拟数字转换器包含有: 一三角积分调变器，用来接收一模拟输入，并且将所述模拟输入转换为一第一数字输出: 一第一信号处理电路，耦接至所述三角积分调变器，所述第一信号处理电路用来调整所述第一数字输出以产生一第二数字输出；以及 一误差抑制电路，耦接至所述第一信号处理电路，所述误差抑制电路用来接收一误差输入，并且依据所述误差输入来将一误差输出注入所述第二数字输出； 其中所述误差输入是所述三角积分调变器所导致的一误差。
11.根据权利要求10所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述第一信号处理电路是一抽取滤波器。
12.根据权利要求11所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述抽取滤波器包含有多个串接的抽取级，以及所述第二数字输出是所述多个串接的抽取级中一特定抽取级的一输出。
13.根据权利要求12所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述特定抽取级并非所述第一抽取滤波器的一最后一级的抽取级。
14.根据权利要求10所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述三角积分调变器包含有一数字模拟转换器，且所述误差输入是一数字模拟转换器误差。
15.根据权利要求14所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述数字模拟转换器误差是一静态数字模拟转换器误差、一动态数字模拟转换器误差或是时脉抖动所导致的一误差。
16.根据权利要求10所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述误差抑制电路包含有:` 一频带内滤波器，用来依据所述误差输入来产生一滤波后误差输入； 一第二信号处理电路，耦接至所述频带内滤波器，所述第二信号处理电路用来调整所述滤波后误差输入以产生所述误差输出；以及 一加法器，耦接至所述第一信号处理电路以及所述第二信号处理电路，所述加法器用来将所述误差输出加入至所述第二数字输出。
17.根据权利要求16所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，频带内滤波器具有一频带内频率响应，以及所述频带内频率响应具有一单位增益。
18.根据权利要求16所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述第一信号处理电路以及所述第二信号处理电路都是抽取滤波器。
19.根据权利要求10所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，误差抑制电路包含有: 一第二信号处理电路，用来调整所述误差输入以产生所述误差输出；以及 一加法器，耦接至所述第一信号处理电路以及所述第二信号处理电路，所述加法器用来将所述误差输出加入至所述第二数字输出。
20.根据权利要求19所述的三角积分模拟数字转换器，其特征在于，所述第一信号处理电路以及所述第二信号处理电路都是抽取滤波器。
【文档编号】H03M1/12GK103762983SQ201310403037
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】许云翔 申请人:联发科技股份有限公司