本申请主张在2017年1月31日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2017-0014111号的优先权，所述韩国专利申请的公开内容全文并入本案供参考。
根据示例性实施例的方法及设备涉及一种通信装置，且更具体来说，涉及一种具有可变反馈增益的增量(δ)调制器、包括所述增量调制器的模拟/数字转换器、及包括所述增量调制器的通信装置。
背景技术：
模拟/数字转换器将模拟输入信号转换成数字输出信号。无线通信系统使用模拟/数字转换器将所接收的射频(radiofrequency，rf)信号转换成基带信号，并基于模拟基带信号产生数字输出信号。模拟/数字转换器的实例可包括闪速型模拟/数字转换器、逐次逼近寄存器(successiveapproximationregister，sar)型模拟/数字转换器、σ-δ模拟/数字转换器等，且每一种类型均可根据其特性而用于某一领域中。闪速型模拟/数字转换器具有快的运行速度，但包含2n个比较器来提供n位数字输出信号。因此，闪速型模拟/数字转换器会消耗大量的电力且具有大的实作面积。与闪速型模拟/数字转换器相比，逐次逼近寄存器型模拟/数字转换器具有低的运行速度，但仅包括一个比较器。因此，逐次逼近寄存器型模拟/数字转换器仅消耗少量的电力且具有小的实作面积。σ-δ模拟/数字转换器具有高的信噪比(signal-to-noiseratio，snr)，但包括无源元件的增量调制器的反馈增益被固定为1。
技术实现要素：
根据示例性实施例的一方面，提供一种增量调制器，所述增量调制器包括：电容器群组，包括共同连接到第一端子的多个电容器，其中所述多个电容器分别被分类成第一电容器群组及第二电容器群组，以使所述增量调制器具有可变反馈增益；比较器，被配置成基于所述第一端子的第一端子电压依序产生n位数字输出信号，其中n是正整数；以及开关群组，包括分别连接到所述多个电容器的多个开关。所述多个开关分别被分类成第一开关群组及第二开关群组，所述第一开关群组及所述第二开关群组分别连接到所述第一电容器群组及所述第二电容器群组，且所述第一开关群组及所述第二开关群组被配置成分别根据第一控制信号及第二控制信号来操作，所述第一控制信号及所述第二控制信号是基于所述n位数字输出信号及所述可变反馈增益确定的。
根据另一个示例性实施例的一方面，提供一种被配置成将模拟输入信号转换成数字输出信号的模拟/数字转换器，所述模拟/数字转换器包括：增量调制器，被配置成在采样阶段中接收所述模拟输入信号，并在转换阶段中输出所述数字输出信号，所述增量调制器具有可变反馈增益，所述增量调制器包括：电容器群组，包括共同连接到第一端子的多个电容器，所述多个电容器分别被分类成第一电容器群组及第二电容器群组，以使所述增量调制器具有可变反馈增益；比较器，被配置成基于所述第一端子的电压依序产生所述数字输出信号，所述数字输出信号具有n位，其中n是正整数；以及开关群组，包括分别连接到所述多个电容器的多个开关，其中所述多个开关分别被分类成第一开关群组及第二开关群组，所述第一开关群组及所述第二开关群组分别连接到所述第一电容器群组及所述第二电容器群组，且所述第一开关群组及所述第二开关群组被配置成分别根据第一控制信号及第二控制信号来操作，所述第一控制信号及所述第二控制信号是基于所述数字输出信号及所述可变反馈增益确定的。
根据再一个示例性实施例的一方面，提供一种通信装置，所述通信装置包括：模拟/数字转换器，被配置成基于参考电压将模拟输入信号转换成数字输出信号，且包括具有可变反馈增益的增量调制器；以及参考电压产生器，被配置成产生所述参考电压并将所述参考电压施加到所述模拟/数字转换器，所述参考电压处于参考电压电平，所述参考电压产生器进一步被配置成基于所述可变反馈增益来确定所述参考电压的电平，且在采样阶段及转换阶段中维持所述参考电压的所述电平。
根据再一个示例性实施例的一方面，提供一种增量调制器，所述增量调制器包括：第一电容器群组，包括共同连接到第一端子的第一多个电容器；第二电容器群组，包括共同连接到所述第一端子的第二多个电容器；第一开关群组，包括分别对应于所述第一多个电容器的第一多个开关；第二开关群组，包括分别对应于所述第二多个电容器的第二多个开关；第一控制器，被配置成基于第一n位数字输出信号来产生第一控制信号及第二控制信号，所述第一控制信号被配置成控制所述第一开关群组，所述第二控制信号被配置成控制所述第二开关群组；以及比较器，被配置成基于所述第一端子的第一电压电平依序产生所述第一n位数字输出信号。
附图说明
通过结合附图阅读以下详细说明，将更清楚地理解示例性实施例，在附图中：
图1是根据示例性实施例的通信装置的方块图。
图2是根据示例性实施例的模拟/数字转换器的详细方块图。
图3是根据示例性实施例的模拟/数字转换器的方块图。
图4说明根据示例性实施例的增量调制器。
图5说明根据示例性实施例的增量调制器中所使用的时钟信号及逐次逼近寄存器时钟信号。
图6a说明根据示例性实施例的增量调制器。
图6b说明根据另一个示例性实施例的增量调制器。
图7a及图7b分别说明根据示例性实施例的当增量调制器的反馈增益是1时的采样操作及转换操作。
图8a及图8b分别说明根据示例性实施例的当增量调制器的反馈增益小于1时的采样操作及转换操作。
图9a及图9b分别说明根据示例性实施例的当增量调制器的反馈增益大于1时的采样操作及转换操作。
图10是根据示例性实施例的增量调制方法的流程图。
图11是根据示例性实施例的增量调制方法的流程图。
图12是根据示例性实施例的模拟/数字转换方法的流程图。
图13a及图13b是根据一个或多个示例性实施例的通信装置的方块图。
图14是根据示例性实施例的物联网(internetofthings，iot)装置的方块图。
[符号的说明]
10、10a、1300a、1300b：模拟/数字转换器
20：天线
30：射频电路
40：参考电压产生器
51：第一阶段
52：第二阶段
53：第三阶段
54：第四阶段
100、100a、100b：增量调制器
110：减法器
120：量化器
130：放大器
200：积分器
200a：积分区块
210、220、230、240、250：放大器
260：第一减法器
270：第二减法器
280：第一积分器
290：第二积分器
1000a、1000b：通信装置
1100a：天线
1200a、1200b：射频集成电路
1400a、1400b：调制解调器
2000：物联网装置
2100：应用处理器
2200：通信接口
2300：存储器
2400：显示器
2500：输入/输出装置
2600：传感器
ain：模拟输入信号
a*vref：参考电压/高参考电压
c11、c12、c13、c14、c15、c21、c22、c23、c24：电容器
clk：时钟信号
cg、cg'：电容器群组
cg1、cg1'：第一电容器群组
cg2、cg2'：第二电容器群组
conv：转换阶段
cp、cp'、cp″：比较器
cs1、cs1'：第一控制信号
cs2、cs2'：第二控制信号
d[t]：当前数据
d[t-1]：先前数据
datasignal_a：模拟数据信号
datasignal_b：数字输入信号
dl、dl'：数字逻辑器
dout：数字输出信号
doutp：正数字输出信号
doutn：负数字输出信号
in：射频信号
g：反馈增益
ref、vref：参考电压
s110、s120、s130、s140、s150、s160、s170、s180、s190、s210、s230、s250、s270、s310、s330、s350、s370：操作
samp：采样阶段
sarclk：逐次逼近寄存器时钟信号
sw11、sw11'、sw12、sw12'、sw13、sw13'、sw14、sw14'、sw21、sw21'、sw22、sw22'、sw23、sw23'、sw24、sw24'：开关
swg、swg'：开关群组
swg1、swg1'：第一开关群组
swg2、swg2'：第二开关群组
swin、swinp、swinn：输入开关
t1：第一端子
vcm：共用电压
vin：输入电压
vinp：正输入电压
vinn：负输入电压
vrefn：负参考电压端子/接地电压端子
vrefp：正参考电压端子/参考电压端子
vtop、vtopp、vtopn：电压
具体实施方式
图1是根据示例性实施例的通信装置(communicationdevice，cd)的方块图。
参照图1，通信装置可包括模拟/数字转换器(analog-to-digitalconverter，adc)10、天线20、射频(rf)电路30、及参考电压产生器40。在示例性实施例中，通信装置可表示用于接收各种信息的接收终端。然而，示例性实施例并非仅限于此。在一些示例性实施例中，通信装置可表示用于传送各种信息的传送终端、或者执行接收功能及传送功能两者的收发器。在通信装置中包括的各个组件可使用硬件区块(例如，模拟电路及/或数字电路)或软件区块(例如由处理器执行的指令)来实作。
射频电路30可经由天线20接收射频信号in，且可通过对所接收的射频信号in执行下变频来产生基带信号。基带信号可被称为模拟输入信号ain。在示例性实施例中，射频电路30可通过执行直接转换，以将射频信号in直接转换成基带信号来产生模拟输入信号ain。在示例性实施例中，射频电路30可将射频信号in转换成中频(intermediatedfrequency，if)信号，且可通过执行两步式下变频(2-stepdownconversion)，以将中频信号转换成基带信号来产生模拟输入信号ain。
模拟/数字电路10可接收模拟输入信号ain，且可将所接收的模拟输入信号ain转换成数字输出信号dout。在本示例性实施例中，模拟/数字转换器10可包括具有可变反馈增益的增量调制器100。举例来说，可根据时钟信号clk的频率自适应性地调整所述反馈增益。当时钟信号clk的频率高时，反馈增益降低，且当时钟信号clk的频率低时，反馈增益提高，从而确定最佳增益。时钟信号clk可包括采样阶段及转换阶段。以下将参照图5详细阐述时钟信号clk。
参考电压产生器40可产生参考电压ref，且可将所产生的参考电压ref提供至模拟/数字转换器10。参考电压ref的电平可根据增量调制器100的反馈增益而改变。举例来说，当反馈增益小于或等于1时，参考电压ref具有第一电压电平，且当反馈增益大于1时，参考电压ref可具有第二电压电平。在这种情形中，第二电压电平可对应于第一电压电平乘以反馈增益。另外，参考电压ref的电平可在增量调制器100的采样阶段及转换阶段中保持相同。因此，通信装置可不包括用于实作具有可变反馈增益的增量调制器100的参考电压产生器，且因此，通信装置所消耗的电力量及通信装置的实作面积可减小。
图2是图1所示模拟/数字转换器10的详细方块图。
参照图2，模拟/数字转换器10可为σ-δ模拟/数字转换器且可包括增量调制器100及积分器200。积分器200可接收模拟输入信号ain，且可通过对模拟输入信号ain进行积分来产生输入电压vin。在这种情形中，输入电压vin可为模拟输入电压。增量调制器100可基于输入电压vin产生数字输出信号dout。然而，示例性实施例并非仅限于此，且可应用于包括增量调制器100的任意模拟/数字转换器。
增量调制器100可包括减法器110、量化器120、及放大器130。减法器110可在时钟信号clk的采样阶段中从输入电压vin减去放大器130的输出。量化器120可在时钟信号clk的转换阶段中量化减法器110的输出，以输出数字输出信号dout，且在这种情形中，数字输出信号dout可为n位信号(其中，n是正整数)。量化器120可为多位量化器且可经由一个反馈路径连接到放大器130。放大器130可使用参考电压ref，且因此可通过反馈增益g来放大量化器120的输出。当确定反馈增益g时，参考电压ref的电平可在时钟信号clk的采样阶段及转换阶段中保持相同。
在示例性实施例中，在反馈增益g大于1时所施加的参考电压ref的电平可大于在反馈增益g小于或等于1时所施加的参考电压ref的电平。因此，当反馈增益g大于1时，减法器110的减法量可增大。在示例性实施例中，在反馈增益g小于1时所施加的参考电压ref的电平可相同于在反馈增益g等于1时所施加的参考电压ref的电平。当反馈增益g小于1时，可使用形成减法器110的电容器中的仅某些电容器来减小减法器110的减法量。以下将参照图4提供关于这一点的说明。
图3是根据示例性实施例的模拟/数字转换器10的方块图。
参照图3，模拟/数字转换器10a可包括增量调制器100及积分区块200a。增量调制器100可包括减法器110、量化器120及放大器130。积分区块200a可被实施为二次积分器(second-orderintegrator)，所述二次积分器包括放大器210至250、第一减法器260及第二减法器270、以及第一积分器280及第二积分器290。然而，示例性实施例并非仅限于此，且积分区块200a的结构可有所变化。
图4说明根据示例性实施例的增量调制器100。图5说明根据示例性实施例的增量调制器中所使用的时钟信号clk及逐次逼近寄存器时钟信号sarclk。在下文中，将参照图4及图5来提供说明。
参照图4，增量调制器100可包括电容器群组cg、比较器cp、及开关群组swg。另外，增量调制器100可进一步包括数字逻辑器dl及输入开关swin。举例来说，输入开关swin及电容器群组cg可形成图2所示减法器110，比较器cp可形成图2所示量化器120，且开关群组swg及数字逻辑器dl可形成图2所示放大器130。
电容器群组cg可包括共同连接到第一端子t1的电容器c11至c14以及c21至c24。当数字输出信号dout是n位信号时，电容器c11至c14以及c21至c24的数目可为2n。在这种情形中，电容器c11至c14以及c21至c24中的每一个可包括以并联方式、串联方式、或串并联方式连接到彼此的电容器。
电容器c11至c14以及c21至c24可基于可变反馈增益而被分类成第一电容器群组cg1及第二电容器群组cg2。第一电容器群组cg1的第一电容对第二电容器群组cg2的第二电容的比率可基于可变反馈增益来确定。在示例性实施例中，第一电容对第二电容的比率可为x:1-x，其中x是基于可变反馈增益确定的任意数目(0＜x＜1)。
第一电容器群组cg1可包括n个电容器(即，电容器c11至c14)。电容器c11的电容可为2n-1*x，电容器c12的电容可为22*x，电容器c13的电容可为21*x，且电容器c14的电容可为20*x。第二电容器群组cg2可包括n个电容器(即，电容器c21至c24)。电容器c21的电容可为2n-1*(1-x)，电容器c22的电容可为22*(1-x)，电容器c23的电容可为21*(1-x)，且电容器c24的电容可为20*(1-x)，其中n是位数。举例来说，当n是4时，数字输出信号dout可为4位信号，电容器c11至c14的电容可分别为23*x、22*x、21*x、及20*x，且电容器c21至c24的电容可分别为23*(1-x)、22*(1-x)、21*(1-x)、及20*(1-x)。
输入开关swin可连接在第一端子t1与输入电压端子之间，输入电压vin被施加到输入电压端子。输入开关swin可对应于采样及保持电路(sample-and-holdcircuit)。在示例性实施例中，输入开关swin可基于时钟信号clk而接通或断开。具体来说，输入开关swin可在采样阶段samp中接通且在转换阶段conv中断开。
比较器cp可基于第一端子t1的电压vtop，依序产生n位数字输出信号dout。在示例性实施例中，比较器cp可基于时钟信号clk而被使能。具体来说，比较器cp可在采样阶段samp中断开，且在转换阶段conv中接通。在示例性实施例中，如图6a所示，比较器cp可以单端方式(single-endedmanner)实施。在示例性实施例中，如图6b所示，比较器cp可以差分方式实施。将参照图6a及图6b来阐述上述方式。
数字逻辑数字逻辑器dl可从比较器cp接收数字输出信号dout，基于数字输出信号dout产生第一控制信号cs1及第二控制信号cs2，且分别将所产生的第一控制信号cs1及第二控制信号cs2提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。在这种情形中，第一控制信号cs1及第二控制信号cs2中的每一个可被实施为n位信号。举例来说，数字逻辑器dl可包括d双稳态触发器(d-flipflop)。
在示例性实施例中，在采样阶段samp中，数字逻辑器dl可基于先前数据d[t-1](其中t表示时间)产生第一控制信号cs1及第二控制信号cs2。在示例性实施例中，在转换阶段conv中，数字逻辑器dl可基于当前数据d[t]产生第一控制信号cs1及第二控制信号cs2。举例来说，在转换阶段conv中，数字逻辑器dl可基于逐次逼近寄存器时钟信号sarclk，依序输出n位当前数据d[t]。
开关群组swg可包括分别连接到电容器c11至c14以及c21至c24的开关sw11至sw14以及sw21至sw24。开关sw11至sw14以及sw21至sw24的数目可对应于电容器c11至c14以及c21至c24的数目，且可为例如2n。开关群组swg中所包括的开关sw11至sw14以及sw21至sw24可被分类成第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。第一开关群组swg1可连接到第一电容器群组cg1，且第二开关群组swg2可连接到第二电容器群组cg2。开关中的每一个可分别将对应的电容器连接到参考电压端子及接地电压端子。
开关sw11至sw14可基于第一控制信号cs1而连接到正参考电压所施加到的正参考电压端子vrefp或连接到负参考电压所施加到的负参考电压端子vrefn。同样地，开关sw21至sw24可基于第二控制信号cs2连接到正参考电压所施加到的正参考电压端子vrefp或连接到负参考电压所施加到的负参考电压端子vrefn。在示例性实施例中，图1所示的参考电压ref被施加到正参考电压端子vrefp，且接地电压被施加到负参考电压端子vrefn。在下文中，正参考电压端子vrefp被称为“参考电压端子”，且负参考电压端子vrefn被称为“接地电压端子”。
参照图5，时钟信号clk可包括采样阶段samp及转换阶段conv。时钟信号clk可为被传送到模拟/数字转换器(例如，图2所示模拟/数字转换器)的外部时钟信号。在示例性实施例中，时钟信号clk在采样阶段samp中可具有高电平且在转换阶段conv中可具有低电平。然而，示例性实施例并非仅限于此。时钟信号clk在采样阶段samp中可具有低电平且在转换阶段conv中可具有高电平。在示例性实施例中，采样阶段samp的长度可不同于转换阶段conv的长度。举例来说，转换阶段conv的长度可大于采样阶段samp的长度，但示例性实施例并非仅限于此。在示例性实施例中，采样阶段samp的长度可相同于转换阶段conv的长度。
逐次逼近寄存器时钟信号sarclk可为基于时钟信号clk而在模拟/数字转换器内产生的内部时钟信号。举例来说，逐次逼近寄存器时钟信号sarclk可由比较器cp产生。然而，示例性实施例并非仅限于此。在示例性实施例中，逐次逼近寄存器时钟信号sarclk在转换阶段conv中可包括n个循环。举例来说，n可为4。包括采样阶段samp及转换阶段conv的一个时钟循环可被划分成第一阶段51至第四阶段54。具体来说，采样阶段samp可对应于第一阶段51，且转换阶段conv可对应于第二阶段52至第四阶段54。在下文中，将阐述第一阶段51至第四阶段中的增量调制器的操作。
在第一阶段51中，输入开关swin被接通，且开关群组swg的开关sw11至sw14以及sw21至sw24基于先前数据d[t-1]而被接通/断开。因此，第一端子t1的电压vtop对应于输入电压vin。在第二阶段52中，输入开关swin被断开，且开关群组swg的开关sw11至sw14以及sw21至sw24如在第一阶段51中一样，基于先前数据d[t-1]而被接通/断开。因此，第一端子t1的电压vtop对应于输入电压vin与基于先前数据d[t-1]的电压之间的差。
在第三阶段53中，在逐次逼近寄存器时钟信号sarclk的整个阶段中，开关sw11至sw14以及sw21至sw24可基于当前数据d[t]的各个位而被接通或断开，且可被施加到开关sw11至sw14以及sw21至sw24的参考电压的电平可基于反馈增益来确定。因此，第一端子t1的电压vtop基于当前数据d[t]而依序改变。在第四阶段54中，开关群组swg中的开关sw11至sw14以及sw21至sw24的接通状态/断开状态不会改变，且因此第一端子t1的电压vtop对应于根据当前数据d[t]的电压和输入电压vin与根据先前数据d[t-1]的电压之间的差之和。
一般来说，增量调制器包括无源元件且具有被固定为1的反馈增益。为调整增量调制器的反馈增益，增量调制器包括至少两个电压产生器，所述至少两个电压产生器分别用于提供在采样阶段中使用的第一参考电压以及在转换阶段中使用的第二参考电压。然而，由于参考电压产生器的功耗及实作面积大于增量调制器的功耗及实作面积，因此当增量调制器包括多个参考电压产生器时，可极大地增大增量调制器的功耗及实作面积。
然而，根据本示例性实施例，电容器群组cg被分类成第一电容器群组cg1及第二电容器群组cg2，且第一电容器群组cg1与第二电容器群组cg2的电容的比率基于反馈增益被确定成使得采样操作及转换操作可通过基于反馈增益选择性地控制第一电容器群组cg1及第二电容器群组cg2来执行。因此，尽管在采样阶段及转换阶段中施加了相同的参考电压，然而反馈增益可小于1或大于1。因此，根据本示例性实施例，具有可变反馈增益的增量调制器100可被实施成具有较低的功耗及小的实作面积。
图6a说明根据示例性实施例的增量调制器100的实例。
参照图6a，增量调制器100a可以单端方式实施。增量调制器100a可以与图4所示增量调制器100实质上相似的方式实施，且因此，将仅阐述增量调制器100a与增量调制器100之间的差异。比较器cp'可从第一输入端子接收第一端子t1的电压vtop，且可从第二输入端子接收共用电压vcm。比较器cp'可通过将第一端子t1的电压vtop与共用电压vcm进行比较来产生数字输出信号dout。举例来说，共用电压vcm可通过公式1来表达。
[公式1]
图6b说明根据示例性实施例的增量调制器100的另一个实例。
参照图6b，增量调制器100b可以差分方式实施。不同于图4所示增量调制器100，增量调制器100b可接收正输入电压vinp及负输入电压vinn，且可产生正数字输出信号doutp及负数字输出信号doutn。具体来说，增量调制器100b可包括一对电容器群组cg及cg'、一对开关群组swg及swg'、一对数字逻辑器dl及dl'、一对输入开关swinp及swinn、及比较器cp″。
电容器群组cg可包括第一电容器群组cg1及第二电容器群组cg2，且电容器群组cg'可包括第一电容器群组cg1'及第二电容器群组cg2'。电容器群组cg及cg'可以彼此实质上相同的方式实施。开关群组swg可包括开关sw11至sw14以及sw21至sw24，且开关群组swg'可包括开关sw11'至sw14'以及sw21'至sw24'。开关群组swg及swg'可以彼此实质上相同的方式实施。
输入开关swinn可向第一端子t1施加负输入电压vinn，且输入开关swinp可向第二端子t2施加正输入电压vinp。比较器cp″可将第一端子t1的电压vtopn与第二端子t2的电压vtopp进行比较，且因此可产生负数字输出信号doutn及正数字输出信号doutp。数字逻辑器dl可基于负数字输出信号doutn产生第一控制信号cs1及第二控制信号cs2，且数字逻辑器dl'可基于正数字输出信号doutp产生第一控制信号cs1'及第二控制信号cs2'。
图7a及图7b分别说明根据示例性实施例的当图4所示增量调制器100的反馈增益g是1时的采样操作及转换操作。在下文中，将参照图4、图5、图7a、及图7b来阐述采样操作及转换操作。
参照图7a，当反馈增益g是1时，被施加到参考电压端子vrefp的参考电压vrefp可具有第一电压电平，且x可为0与1之间的任意实数(0＜x＜1)。在这种情形中，在反馈增益g是1时获得的结果可与电容器群组g不被分类成第一电容器群组cg1及第二电容器群组cg2时获得的结果相同。
在采样阶段samp中，输入开关swin可响应于时钟信号clk而被接通，且因此，输入电压vin可被施加到第一端子t1。另外，在采样阶段samp中，数字逻辑器dl可分别将第一控制信号cs1及第二控制信号cs2提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。在这种情形中，第一控制信号cs1及第二控制信号cs2可为n位信号且可彼此相同。具体来说，第一控制信号cs1与第二控制信号cs2可彼此相同地为n位先前数据d[t-1]。第一开关群组swg1的开关sw11至sw14可基于第一控制信号cs1连接到参考电压端子vrefp或接地电压端子vrefn。同样地，第二开关群组swg2的开关sw21至sw24可基于第二控制信号cs2连接到参考电压端子vrefp或接地电压端子vrefn。
在对应于采样阶段samp的第一阶段51中，第一端子t1的电压vtop可对应于输入电压vin，且在采样阶段samp结束之后的第二阶段52中，第一端子t1的电压vtop可通过公式2来表达。
[公式2]
vtop＝vin–dout[t-1]·vref/2n
在公式2中，dout[t-1]对应于先前数据，vref表示被施加到参考电压端子vrefp的参考电压，且n表示位数。
参照图7b，在转换阶段conv中，输入开关swin可响应于时钟信号clk而被断开，且因此，输入电压vin可不被施加到第一端子t1。另外，在转换阶段conv中，数字逻辑器dl可分别将第一控制信号cs1及第二控制信号cs2提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。在这种情形中，第一控制信号cs1及第二控制信号cs2可为依序提供的n位信号且可彼此相同。具体来说，第一控制信号cs1与第二控制信号cs2可彼此相同地为n位当前数据d[t]。
在对应于转换阶段conv的第三阶段53中，数字逻辑器dl可基于逐次逼近寄存器时钟信号sarclk，而依序输出当前数据d[t]的每一位作为第一控制信号cs1及第二控制信号cs2。第一开关群组swg1的开关sw11至sw14可基于第一控制信号cs1，依序连接到参考电压端子vrefp或接地电压端子vrefn。同样地，第二开关群组swg2的开关sw21至sw24可基于第二控制信号cs2，依序连接到参考电压端子vrefp或接地电压端子vrefn。在第四阶段54中，第一端子t1的电压vtop可通过公式3来表达。
[公式3]
vtop＝vin–dout[t-1]·vref/2n+dout[t]·vref/2n
在公式3中，dout[t]对应于当前数据，vref表示被施加到参考电压端子vrefp的参考电压，且n表示位数。dout[t]可通过公式4来表达。
[公式4]
在公式4中，data[t][n-1]对应于dout[t]的最高有效位(mostsignificantbit，msb)，且data[t][0]对应于dout[t]的最低有效位(leastsignificantbit，lsb)。
图8a及图8b分别说明根据示例性实施例的当图4所示增量调制器100的反馈增益g小于1时的采样操作及转换操作。在下文中，将参照图4、图5、图8a及图8b阐述采样操作及转换操作。
参照图8a，当反馈增益g小于1时，被施加到参考电压端子vrefp的参考电压vref的电平可为第一电压电平，且x具有与反馈增益g相等的值，且可为0与1之间的任意实数(即，x＝g，0＜x＜1)。
在采样阶段samp中，输入开关swin可响应于时钟信号clk而被接通，且因此，输入电压vin可被施加到第一端子t1。另外，在采样阶段samp中，数字逻辑器dl可将第一控制信号cs1提供至第一开关群组swg1，且第一控制信号cs1可为n位先前数据d[t-1]。响应于第一控制信号cs1，第一开关群组swg1的开关sw11至sw14可连接到参考电压端子vrefp或接地电压端子vrefn。参考电压vref可被施加到参考电压端子vrefp，且接地电压可被施加到接地电压端子vrefn。
在采样阶段samp中，数字逻辑器dl可将第二控制信号cs2提供至第二开关群组swg2，且第二控制信号可为n位复位数据。举例来说，复位数据可为[1,…,0,0,0]。在这种情形中，开关sw21可连接到参考电压端子vrefp，且开关sw22至sw24可连接到接地电压端子vrefn。因此，可认为共用电压vcm施加到第二电容器群组cg2。然而，第二控制信号cs2并非仅限于[1,…,0,0,0]，且第二开关群组swg2的开关sw21至sw24可被配置成产生任意复位数据，而不论先前数据d[t-1]如何。
在第一阶段51中，对应于采样阶段samp，第一端子t1的电压vtop可对应于输入电压vin，且在采样阶段samp结束之后的第二阶段52中，第一端子t1的电压vtop可通过公式5来表达。
[公式5]
vtop＝vin–x·dout[t-1]·vref/2n
在公式5中，dout[t-1]对应于先前数据，vref表示对参考电压端子vrefp施加的参考电压，且n表示位数。在本示例性实施例中，不同于公式2，公式5示出当将第二控制信号cs2设定为复位数据时，从输入电压vin减去与dout[t-1]·vref/2n乘以x对应的电压。因此，与反馈增益是1的情形相比，所减去的电压量可减小。
参照图8b，在转换阶段conv中，输入开关swin响应于时钟信号clk而被断开，且因此，可不对第一端子t1施加输入电压vin。另外，在转换阶段conv中，数字逻辑器dl可将第一控制信号cs1及第二控制信号cs2分别提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。在这种情形中，第一控制信号cs1及第二控制信号cs2可为依序提供的n位信号且可彼此相同。具体来说，第一控制信号cs1与第二控制信号cs2可彼此相同地为n位当前数据d[t]。
在第三阶段53中，对应于转换阶段conv，数字逻辑器dl可基于逐次逼近寄存器时钟信号sarclk，而依序输出当前数据d[t]的每一位作为第一控制信号cs1及第二控制信号cs2。第一开关群组swg1的开关sw11至sw14可响应于第一控制信号cs1，依序连接到参考电压端子vrefp或接地电压端子vrefn。同样，第二开关群组swg2的开关sw21至sw24可响应于第二控制信号cs2，依序连接到参考电压端子vrefp或接地电压端子vrefn。在第四阶段54中，第一端子t1的电压vtop可通过公式6来表达。
[公式6]
vtop＝vin–dout[t-1]·vref/2n+dout[t]·vref/2n
在公式6中，dout[t]对应于当前数据，vref表示被施加到参考电压端子vrefp的参考电压，且n表示位数。在本示例性实施例中，尽管反馈增益g小于1，然而在转换阶段中，转换操作是通过将第一控制信号cs1及第二控制信号cs2设定为n位当前数据d[t]来执行。因此，反馈增益小于1不会影响转换操作。
图9a及图9b分别说明根据示例性实施例的当图4所示增量调制器100的反馈增益g大于1时的采样操作及转换操作。在下文中，将参照图4、图5、图9a及图9b阐述采样操作及转换操作。
参照图9a，当反馈增益g大于1时，施加到参考电压端子vrefp的参考电压a·vref的电平可为第二电压电平，且第二电压电平可对应于图7a及图7b的第一电压电平的整数倍。在这种情形中，a可具有与反馈增益g对应的值(即，a＝g)。另外，x乘以反馈增益g等于1，且x可为0与1之间的任意实数(即，x·g＝1，0＜x＜1)。
在采样阶段samp中，输入开关swin可响应于时钟信号clk而被接通，且因此，输入电压vin可被施加到第一端子t1。另外，在采样阶段samp中，数字逻辑器dl可将第一控制信号cs1及第二控制信号cs2提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。在这种情形中，第一控制信号cs1及第二控制信号cs2可为n位信号且可彼此相同。具体来说，第一控制信号cs1与第二控制信号cs3可彼此相同地为n位先前数据d[t-1]。第一开关群组swg1的开关sw11至sw14可基于第一控制信号cs1而连接到参考电压端子vrefp或接地电压端子vrefn。同样，第二开关群组swg2的开关sw21至sw24可基于第二控制信号cs2而连接到参考电压端子vrefp或接地电压端子vrefn。
在第一阶段51中，对应于采样阶段samp，第一端子t1的电压vtop对应于输入电压vin，且在采样阶段samp结束之后的第二阶段52中，第一端子t1的电压vtop可通过公式7来表达。
[公式7]
vtop＝vin–a·dout[t-1]·vref/2n
在公式7中，dout[t-1]对应于先前数据，a·vref表示向参考电压端子vrefp施加的参考电压，且n表示位数。在本示例性实施例中，由于反馈增益g大于1，因此对参考电压端子vrefp施加的参考电压a·vref的电平高于图7a及图8a所示参考电压vref的电平。因此，不同于公式2，公式7示出从输入电压vin减去与dout[t-1]·vref/2n乘以a对应的电压。因此，与反馈增益是1的情形相比，所减去的电压量可减小。
参照图9b，在转换阶段conv中，输入开关swin可响应于时钟信号clk而被断开，且因此，可不对第一端子t1施加输入电压vin。另外，在转换阶段conv中，数字逻辑器dl可将第一控制信号cs1提供至第一开关群组swg1。第一控制信号cs1可为依序输出的n位当前数据d[t]。
在采样阶段samp中，数字逻辑器dl可将第二控制信号cs2提供至第二开关群组swg2，且第二控制信号cs2可为n位复位数据。举例来说，复位数据可为[1,…,0,0,0]。在这种情形中，开关sw21可连接到参考电压端子vrefp，且开关sw22至sw24可连接到接地电压端子vrefn。因此，可认为共用电压vcm施加到第二电容器群组cg2。然而，第二控制信号cs2并非仅限于[1,…,0,0,0]，且第二开关群组swg2的开关sw21至sw24可产生不论先前数据d[t-1]如何均可固定的任意复位数据。
在第三阶段53中，对应于转换阶段conv，数字逻辑器dl可基于逐次逼近寄存器时钟信号sarclk，而依序输出当前数据d[t]的每一位作为第一控制信号cs1。第一开关群组swg1的开关sw11至sw14可响应于第一控制信号cs1，依序连接到参考电压端子vrefp或接地电压端子vrefn。在第四阶段54中，第一端子t1的电压vtop可通过公式8来表达。
[公式8]
vtop＝vin–a·dout[t-1]·vref/2n+a·x·dout[t]·vref/2n
在公式8中，dout[t]对应于当前数据，a·vref表示被施加到参考电压端子vrefp的参考电压，且n表示位数。在本示例性实施例中，当反馈增益g大于1且因此对参考电压端子vrefp施加高的参考电压a·vref时，在转换阶段中仍可通过将第一控制信号cs1设定为n位当前数据d[t]及将第二控制信号cs2设定为n位复位数据来执行转换操作。在这种情形中，由于a·x是1，因此反馈增益g大于1不会影响转换操作。
图10是根据示例性实施例的增量调制方法的流程图。
参照图10，根据本示例性实施例的增量调制方法是通过基于可变反馈增益分别在采样阶段及转换阶段中对第一电容器群组cg1及第二电容器群组cg2中的至少一个群组进行控制来执行采样操作及转换操作的方法。参照图1至图9b提供的说明可应用于本示例性实施例，且将不再对重复的说明予以赘述。根据本示例性实施例的增量调制方法可包括例如由图4所示增量调制器100执行的在时间上串行进行的操作。在下文中，将参照图4及图10阐述增量调制方法。
在操作s110中，确定增量调制器的反馈增益g。举例来说，当时钟信号具有高频率时，反馈增益g可减小，而当时钟信号具有低频率时，反馈增益g可增大。在操作s120中，判断反馈增益g是否是1。根据判断结果，当反馈增益g是1时，执行操作s130，但如果反馈增益g不是1，则执行操作s150。在操作s150中，判断反馈增益g是否小于1。根据判断结果，当反馈增益g小于1时，则执行操作s160，但如果反馈增益g不小于1，则执行操作s180。
在操作s130中，在采样阶段中，可将先前数据d[t-1]分别传送到第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。举例来说，数字逻辑器dl可基于先前数据d[t-1]分别产生n位第一控制信号cs1及n位第二控制信号cs2，且可将n位第一控制信号cs1及n位第二控制信号cs2分别传送到第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。在这种情形中，第一开关群组swg1中所包括的开关sw11至sw14以及第二开关群组swg2中所包括的开关sw21至sw24可基于先前数据d[t-1]，将具有第一电压电平的参考电压vref或接地电压提供至电容器c11至c14以及c21至c24。
在操作s140中，在转换阶段中，可将当前数据d[t]依序提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。举例来说，数字逻辑器dl可基于当前数据d[t]产生n位第一控制信号cs1及n位第二控制信号cs2，且可将所产生的n位第一控制信号cs1及n位第二控制信号cs2依序提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。
在操作s160中，在采样阶段中，将先前数据d[t-1]提供至仅第一开关群组swg1。举例来说，数字逻辑器dl可基于先前数据d[t-1]产生n位第一控制信号cs1，并将所产生的n位第一控制信号cs1提供至第一开关群组swg1。在这种情形中，数字逻辑器dl可向第二开关群组swg2提供不与先前数据d[t-1]相关的复位数据。在这种情形中，第一开关群组swg1的开关sw11至sw14可基于先前数据d[t-1]分别向电容器c11至c14及c21至c24提供具有第一电压电平的参考电压vref或接地电压。
在操作s170中，在转换阶段中，将当前数据d[t]依序提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。举例来说，数字逻辑器dl可基于当前数据d[t]分别产生n位第一控制信号cs1及n位第二控制信号cs2，且可分别将所产生的n位第一控制信号cs1及n位第二控制信号cs2依序提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。
在操作s180中，在采样阶段中，可将先前数据d[t-1]提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2中的每一个群组。举例来说，数字逻辑器dl可基于先前数据d[t-1]产生n位第一控制信号cs1及n位第二控制信号cs2，且可分别将所产生的n位第一控制信号cs1及n位第二控制信号cs2提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2。在这种情形中，第一开关群组swg1中所包括的开关sw11至sw14以及第二开关群组swg2中所包括的开关sw21至sw24可向电容器c11至c14及c21至c24提供具有第二电压电平的参考电压a·vref或接地电压。
在操作s190中，在转换阶段中，将当前数据d[t]依序提供至仅第一开关群组swg1。举例来说，数字逻辑器dl可基于当前数据d[t]产生n位第一控制信号cs1，且可将所产生的n位第一控制信号cs1依序提供至第一开关群组swg1。在这种情形中，数字逻辑器dl可向第二开关群组swg2提供不与当前数据d[t]相关的复位数据。
图11是根据示例性实施例的增量调制方法的流程图。
参照图11，根据本示例性实施例的增量调制方法是通过基于可变反馈增益在采样阶段及转换阶段中对第一电容器群组cg1及第二电容器群组cg2中的至少一个群组进行控制来执行采样操作及转换操作的方法。参照图1至图9b提供的说明可应用于本示例性实施例，且将不再对重复的说明予以赘述。根据本示例性实施例的增量调制方法可包括例如由图4所示增量调制器100以在时间上串行的方式执行的操作。在下文中，将参照图4及图11阐述增量调制方法。
在操作s210中，确定增量调制器100的反馈增益g。在操作s230中，基于反馈增益g来确定参考电压vref。可将所确定的参考电压相同地应用于采样阶段与转换阶段，且因此，不需要使用多个参考电压产生器来实施具有可变反馈增益g的增量调制器。举例来说，当反馈增益g小于或等于1时，可将具有第一电压电平的参考电压vref施加到参考电压端子vrefp，且当反馈增益g大于1时，可将具有第二电压电平的参考电压a·vref施加到参考电压端子vrefp。
在操作s250中，可基于反馈增益g来确定第一电容器群组cg1的电容与第二电容器群组cg2的电容的比率。第一电容器群组cg1的第一电容对第二电容器群组cg2的第二电容的比率可等于x:1-x，其中x可基于反馈增益g来确定且可为0与1之间的任意实数(即，0＜x＜1)。因此，x对应于可变反馈增益。举例来说，当反馈增益g小于1时，x可具有与反馈增益g相等的值，且当反馈增益g大于1时，x可为当x乘以反馈增益g时等于1的值。
在操作s270中，基于反馈增益g及参考电压vref或a·vref，选择性地控制第一电容器群组cg1及第二电容器群组cg2以执行增量调制。举例来说，当反馈增益g等于1时，可将具有第一电压电平的参考电压vref施加到参考电压端子vrefp。可通过将先前数据d[t-1]提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2来执行采样操作，且可通过将当前数据d[t]提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2来执行转换操作。举例来说，当反馈增益g小于1时，可将具有第一电压电平的参考电压vref施加到参考电压端子vrefp。可通过将先前数据d[t-1]提供至仅第一开关群组swg1来执行采样操作，且可通过将当前数据d[t]提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2来执行转换操作。举例来说，当反馈增益g大于1时，将具有第二电压电平的参考电压a·vref施加到参考电压端子vrefp。可通过将先前数据d[t-1]提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2来执行采样操作，且可通过将当前数据d[t]提供至仅第一开关群组swg1来执行转换操作。
图12是根据示例性实施例的模拟/数字转换方法的流程图。
参照图12，根据本示例性实施例的模拟/数字转换方法是使用具有可变反馈增益的增量调制器来执行模拟/数字转换操作的方法。参照图1至图11提供的说明可应用于本示例性实施例，且不再对重复的说明予以赘述。根据本示例性实施例的模拟/数字转换方法可包括例如由图2所示模拟/数字转换器10以在时间上串行的方式执行的操作。在下文中，将参照图2、图4、及图12阐述模拟/数字转换方法。
在操作s310中，模拟/数字转换器接收模拟输入信号ain。在操作s330中，基于可变反馈增益g，确定参考电压ref以及第一电容器群组cg1的第一电容与第二电容器群组cg2的第二电容的比率。当反馈增益g小于或等于1时，可将参考电压ref确定为具有第一电压电平的参考电压vref，且当反馈增益g大于1时，可将参考电压ref确定为具有第二电压电平的参考电压a·vref，其中a对应于反馈增益g。
在操作s350中，基于所确定的反馈增益g及参考电压ref，选择性地控制第一电容器群组cg1及第二电容器群组cg2，且从而对模拟输入信号ain执行增量调制。举例来说，当反馈增益g等于1时，可通过将具有第一电压电平的参考电压vref施加到参考电压端子vrefp以及将先前数据d[t-1]提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2来执行采样操作，且可通过将当前数据d[t]提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2来执行转换操作。举例来说，当反馈增益g小于1时，可通过将具有第一电压电平的参考电压vref施加到参考电压端子vrefp以及将先前数据d[t-1]提供至仅第一开关群组swg1来执行采样操作，且可通过将当前数据d[t]提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2来执行转换操作。举例来说，当反馈增益g大于1时，可通过将具有第二电压电平的参考电压a·vref施加到参考电压端子vrefp以及将先前数据d[t-1]提供至第一开关群组swg1及第二开关群组swg2来执行采样操作，且可通过将当前数据d[t]提供至仅第一开关群组swg1来执行转换操作。在操作s370中，模拟/数字转换器基于增量调制结果产生数字输出信号。
图13a及图13b是根据各个示例性实施例的通信装置1000a及1000b的方块图。
参照图13a，通信装置1000a可包括天线1100a、射频集成电路(radiofrequencyintegratedcircuit，rfic)1200a、模拟/数字转换器1300a、及调制解调器1400a。根据本示例性实施例的射频集成电路1200a可经由天线1100a接收无线信号，且可将无线信号的频率降低到基带，从而将模拟数据信号datasignal_a提供至模拟/数字转换器1300a。模拟/数字转换器1300a可将模拟数据信号datasignal_a转换成数字数据信号，且调制解调器1400a可将数字数据信号转换成可由应用处理器(applicationprocessor，ap)处理的数据信号。根据示例实施例，模拟/数字转换器1300a及调制解调器1400a可被实施为单个芯片。包括模拟/数字转换器1300a及调制解调器1400a的单个芯片可经由多条模拟信号线连接到射频集成电路1200a。因此，根据本示例性实施例的单个芯片可为调制解调器芯片。
参照图13b，不同于图13a所示示例性实施例，射频集成电路1200b及模拟/数字转换器1300b可被实施为单个芯片。包括射频集成电路1200b及模拟/数字转换器1300b的单个芯片可将数字输入信号datasignal_b传送到调制解调器1400b。调制解调器1400b可将数字输入信号datasignal_b转换成可由应用处理器处理的数据信号。包括射频集成电路1200b及模拟/数字转换器1300b的单个芯片可经由多条数字信号线连接到调制解调器1400b。因此，根据本示例性实施例的单个芯片可为射频芯片。
当图13b所示射频集成电路1200b及模拟/数字转换器1300b被实施为单个芯片时，用于将数字输入信号datasignal_b传送到调制解调器1400b的信号线的数目可小于用于将图13a所示模拟数据信号datasignal_a传送至模拟/数字转换器1300a的信号线的数目。然而，本示例性实施例并非仅限于此。射频集成电路1200b、模拟/数字转换器1300b及调制解调器1400b可被实施为单个芯片，且此外，射频集成电路1200b、模拟/数字转换器1300b、调制解调器1400b及应用处理器可被实施为单个芯片。
图14是根据示例性实施例的物联网(iot)装置2000的方块图。
参考图14，根据一个或多个示例实施例的模拟/数字转换器可包含于物联网装置2000中。物联网可表示由相互联网的产品利用有线/无线通信构成的系统。物联网装置可具有可访问的有线或无线接口，且可经由有线或无线接口与至少一个装置交换数据。可访问的有线或无线接口可包括可访问移动蜂窝网络的以下接口：局域网(localareanetwork，lan)；无线局域网(wirelesslocalareanetwork，wlan)，例如wi-fi；无线个人区域网(wirelesspersonalareanetwork，wpan)，例如蓝牙；无线通用串行总线(wirelessuniversalserialbus，usb)；紫蜂(zigbee)；近场通信(nearfieldcommunication，nfc)；射频识别(radio-frequencyidentification，rfid)；电力线通信(powerlinecommunication，plc)；调制解调器通信接口，例如第三代(thirdgeneration，3g)、第四代(fourthgeneration，4g)；或长期演化(longtermevolution，lte)。所述蓝牙接口可支持蓝牙低能量(bluetoothlowenergy，ble)。
具体来说，物联网装置2000可包括与外部装置进行通信的通信接口2200。通信接口2200可为可访问移动通信网络的例如以下通信接口：无线短距离通信接口(wirelessshort-rangecommunicationinterface)，例如局域网、蓝牙、wi-fi、或紫蜂；或者调制解调器通信接口，例如电力线通信、3g、或长期演化。通信接口2200可包括传送器、接收器或收发器(传送器与接收器)。物联网装置2000可通过通信接口向接入点或网关传送信息及/或从接入点或网关接收信息。另外，物联网装置2000可通过与用户装置或另一个物联网装置进行通信来传送及/或接收物联网装置2000的控制信息或数据。
在本示例性实施例中，通信接口2200的接收器可包括模拟/数字转换器，且模拟/数字转换器可根据参照图1至图13b所提供的说明来实施。具体来说，通信接口2200的接收器可包括模拟/数字转换器，且模拟/数字转换器可包括具有可变反馈增益的增量调制器。基于可变反馈增益，可确定对增量调制器施加的参考电压电平，且可确定增量调制器中所包括的第一电容器群组的电容与第二电容器群组的电容的比率。
物联网装置2000可包括用于执行算术运算的处理器，例如应用处理器2100。物联网装置2000可进一步包括电源，例如电池或从外部源接收电力的外部电源。另外，物联网装置2000可包括用于显示数据(例如，物联网装置2000的内部状态)的显示器2400。用户可经由显示器2400的用户接口(userinterface，ui)来控制物联网装置2000。物联网装置2000可通过传送器来传送内部状态及/或数据，且可通过接收器从外部接收控制指令及/或数据。
存储器2300可存储用于控制物联网装置2000的控制指令代码、控制数据或用户数据。存储器2300可包括易失性存储器及非易失性存储器中的至少一个。非易失性存储器可包括以下中的至少一个：只读存储器(readonlymemory，rom)、可编程只读存储器(programmablerom，prom)、电可编程只读存储器(electricallyprogrammablerom，eprom)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableandprogrammablerom，eeprom)、闪存存储器、相变随机存取存储器(phase-changerandomaccessmemory，pram)、磁性随机存取存储器(magneticram，mram)、电阻式随机存取存储器(resistiveram，reram)、及铁电式随机存取存储器(ferroelectricram，fram)。易失性存储器可包括以下中的至少一个：动态随机存取存储器(dynamicram，dram)、静态随机存取存储器(staticram，sram)、及同步动态随机存取存储器(synchronousdram，sdram)。
物联网装置2000可进一步包括存储装置。所述存储装置可为以下非易失性媒介：例如硬盘(harddiskdrive，hdd)、固态盘(solidstatedisk，ssd)、嵌入式多媒体卡(embeddedmultimediacard，emmc)或通用闪存存储器(universalflashstorage，ufs)。存储装置可存储经由输入/输出装置2500提供的用户信息、以及经由传感器2600收集的感测信息。
尽管已参照示例性实施例具体显示并阐述了所述示例性实施例的各个方面，然而应理解，在不背离以上权利要求的精神及范围的条件下可在本文中作出形式及细节上的各种改变。