专利名称：西格码德尔塔调制器和将信号数字化的方法
技术领域：
本发明通常涉及到模数转换器(ADC)，特别是涉及到∑-Δ模数转换器。
有两种基本的实现模数转换器的技术，即开环技求和反馈技术。开环转换器直接地用一个输入电压来产生一个数字码，它通常是异步操作。反馈转换器从一个输入信号中产生一系列数字数字码，并将这些数字码又转换成一个模拟信号。
∑-ΔADC采用反馈技术。∑-Δ技术之所以吸引人，是因为它通过用精确定时而不是开环转换器中用的电阻器和电容器等芯片元件的精确匹配来达到高分辨率。因此，∑-Δ技术是许多集成电路应用中选用的技术。
一个基本的∑-ΔADC接收一个模拟输入信号，并从模拟输入信号中减去反馈信号以提供一个误差信号。该误差信号经由一个低通滤波器处理，然后将它量化以形成一个数字输出信号。反馈数模转换器(DAC)在将输出的数字信号转换成模拟形式以后提供一个反馈信号。除了反馈DAC，基本的∑-ΔADC可用例如运算放大器，比较器和开关电容滤波器等传统的模拟器件来实现。基本∑-ΔADC通常提供高分辨率，因为集成电路时钟速度可以使输入的模拟信号被超高速地抽样。基本的∑-ΔADC也有很高的信噪比(SNR)，因为低通滤波器对带外量化噪声进行了整形，这样，这一噪声可用传统的滤波技术充分衰减。
尽管基本的∑-ΔADC易于在传统的集成电路处理中实现，并且通常是有很高的性能，它对于一些应用仍然不理想。例如，具有基本的∑-ΔADC接收机对于接收多个通信协议不理想，例如码分多址(CDMA)，时分多址(TDMA)，全球移动通信系统(GSM)，和先进的移动电话业务(AMPS)。这些协议中的每个具有不同的信息带宽，例如，一个CDMA信号的信息带宽大约是1MHz，而一个GSM信号的信息带宽大约是200kHz。具有一个基本的∑-ΔADC的接收机接收多个通信协议时存在的问题是，∑-ΔADC的动态范围随着接收到的信号的信息带宽而变化。∑-ΔADC的动态范围随着接收到的信号的带宽的增加而减小。
因此，拥有一个∑-ΔADC和接收多协议方法是很有益的。更有益的是，∑-ΔADC能在保持该∑-ΔADC的动态范围的情况下具有可调的信息带宽。
图1是依据本发明的第一个实施方式的一个∑-Δ调制器的方框图；图2是依据本发明的第二个实施方式的一个∑-Δ调制器的方框图；图3是依据本发明的第三个实施方式的一个级联∑-Δ调制器的方框图；图4是依据本发明的第4个实施方式的一个单环∑-Δ调制器的方框图；图5是依据本发明的第5个实施方式的一个∑-Δ调制器的方框图。
通常地，本发明提供一个∑-Δ调制器，和一个用于数字化具有某种协议的模拟信号的方法。根据本发明，∑-Δ调制器至少包括一个根据信号的协议选择一个信号路径的开关。∑-Δ调制器的阶根据信号的协议变化。特别地，∑-Δ调制器的阶对于具有宽的信息带宽的协议将被增加。或者，∑-Δ调制器的阶对于具有窄的信息带宽的协议将被减小。用这种形式变化∑-Δ调制器的阶可得到一个在接收具有不同的信息带宽的信号时保持它的动态范围的∑-Δ调制器。换句话说，∑-Δ调制器的动态范围在不管接收窄带或宽带信号时基本上保持恒定。
图1是根据本发明的第一种实施方式的∑-Δ调制器10的方框图。∑-Δ调制器10具有一个用于接收一路模拟输入信号VIN的输入端和一个输出端12。另外，∑-Δ调制器10包括一个求和装置13，它具有一个连接到输入端11的正输入，一个负输入，和一个输出。正如在本领域中已知的，求和装置13的功能也可通过使用具有两路正输入的一个求和装置实现，这两路正输入的前面是一个反相增益级。求和装置13的输出被连接到滤波器14的输入，滤波器14的输出连接到开关16。作为举例，滤波器14是一个4阶带通滤波器，开关16是一个具有多个端点17，18和19的单掷双极开关。端点17连接到滤波器14的输出，端点18连接到一个带通4阶滤波器21的输入，端点19连接到传输路径22的第一个端点。传输路径22的第二个端点连接到具有多个端点26，27和28的一个单掷双极开关24。端点26连接到传输路径22的第二个端点，端点27连接到滤波器21的输出，而端点28连接到量化器31的输入。量化器31的输出同时连接到端点12的输出和数模转换器(DAC)33的输入。DAC 33的输出连接到求和装置13的负输入。在这个例子中，量化器31是一个一位量化器，DAC 33是一个一位DAC。值得注意的是，量化器31也可以是一个多位量化器，DAC 33可以是一个多位DAC。
虽然开关16和24图示为单掷双极开关，但这不是本发明的限制。例如，开关16和24可以是传输门电路。根据开关16和24的位置，滤波器14通过传输路径22被耦合到量化器31的输入或者滤波器14通过滤波器21耦合到量化器31的输入。换句话说，从滤波器14的输出到量化器31的输入的信号路径是通过切换开关16和24的位置来选择的。
开关16和24的位置被一个控制装置(未表示出)控制到两个位置中的一个。适当的控制装置的例子包括中央处理单元(CPU)，专用集成电路(ASIC)，数字信号处理器(DSP)，等等。当开关处于第一个位置时，滤波器14的输出被电耦合到滤波器21的输入。另一方面，当开关16处于第二个位置时，滤波器14的输出被电连接到传输路径22的第一个端点。同样地，当开关24处于第一个位置时，滤波器21的输出被电连接到量化器31的输入。当开关24处于第二个位置时，量化器31的输入被电连接到传输路径22的第二个端点。
∑-Δ调制器10的配置是通过改变开关16和24的位置来改变的。尤其是，∑-Δ调制器10的阶是通过改变开关16和24的位置来改变的。例如，当开关16和24处于它们的第一个位置时，∑-Δ调制器10是一个8阶∑-Δ调制器。当开关16和24处于它们的第二个位置时，∑-Δ调制器10是一个4阶∑-Δ调制器。虽然滤波器14和21被描述成4阶带通滤波器，但这不是本发明的一个限制。滤波器14和21可以是单阶低通滤波器，2阶低通滤波器，等等。另外，滤波器14和21可以具有不同的阶数，例如，滤波器14可以是一个2阶带通滤波器，而滤波器21可以是一个4阶带通滤波器。
开关16和24的位置是根据模拟输入信号Vin的通信协议来设置的。举一个例子，控制装置(未表示出)判定模拟输入信号VIN的通信协议。控制装置将开关16和24设置在它们的第一个位置，以提供一个高阶∑-Δ调制器，用于具有200kHz宽信息带宽的通信协议。开关16和24被控制装置设置到它们的第二个位置以提供一个低阶∑-Δ调制器，用于具有10kHz窄信息带宽的通信协议。增加∑-Δ调制器10的阶可以使调制器10的动态范围基本上保持恒定，而不管接收到的模拟信号具有窄或宽的信息带宽。另外，当在第一个和第二个位置间切换开关16和24时，可以停止或关断对∑-Δ调制器10的非活动部分的供电以节约电能。在本例子中，当开关16和24处于它们的第二个位置时，滤波器21是调制器10的非活动部分，因此，滤波器21的有源元件可被关断。
仍然参考图1，∑-Δ调制器10通过数字化模拟信号VIN在输出端点12产生一个数字信号。尤其是，求和装置13通过从模拟输入信号VIN中减去一个反馈信号来产生一个误差信号。反馈信号由DAC 33产生，并从DAC 33的输出发送到求和装置13的负输入端。误差信号从求和装置13的输出传输到滤波器14的输入。滤波器14处理误差信号并产生一个第一次滤波了的信号。如果开关16处于第一个位置而且开关24处于第一个位置，那么第一次滤波了的信号从滤波器14的输出传输到滤波器21的输入。滤波器21处理第一次滤波了的信号，并产生一个第二次滤波了的信号。它被传输到量化器31的输入。如果开关16处于第二位置而且开关24处于第二个位置，那么第一次滤波了的信号从滤波器14的输出传输到量化器31的输入。根据开关16和24的位置，量化器31要么将第一次滤波了的信号数字化，要么将第二次滤波了的信号数字化，并产生一个数字信号。数字信号被传输到输出端点12和DAC 33的输入。DAC 33从数字信号中产生反馈信号。
虽然∑-Δ调制器10被表示成具有两个开关，即开关16和24，用于变化它的阶数，但这不是本发明的限制。∑-Δ调制器10可以只有一个开关，即就是，开关24，用于改变它的配置。在∑-Δ调制器10具有一个开关的例子中，滤波器14的输出同时连接到滤波器21的输入和开关24的端点26。另外，∑-Δ调制器10可以具有3，4，5，或更多的开关。
图2是根据本发明的第二种实施方式，具有一个输入端点41和一个输出端点42的∑-Δ调制器40的方框图。调制器40包括一个∑-Δ调制器44，该调制器44有一个连接到输入端点41的输入，一个连接到开关46的模拟输出，和一个同时连接到开关47和信号处理器48的数字输出。作为例子，∑-Δ调制器44是一个2阶∑-Δ调制器，信号处理器48是一个数字滤波器，开关47是一个具有多个端点51、52和53的单掷双极开关。∑-Δ调制器44的数字输出同时连接到端点51和信号处理器48的第一个输入。端点52连接到输出端点42。开关46有一个端点56连接到∑-Δ调制器44的模拟输出，和一个端点57连接到∑-Δ调制器59。∑-Δ调制器59，作为一个例子，是一个两阶∑-Δ调制器，它有一个连接到端点57的输入和一个连接到信号处理器48的第二个输入的输出。信号处理器48的输出连接到开关47的端点53。
当开关46位于第一个位置时，端点56电连接到端点57。另一方面，并开关46处于第二们位置时，端点56与端点57电隔离。端点53当开关47处于第一个位置时被电连接到端点52，端点51当开关47处于第二个位置时被电连接到端点52。
在操作中，输入端点41接收一个模拟输入信号。一个控制装置(未表示出)判定模拟输入信号的通信协议，并根据模拟输入信号的通信协议设置开关46和47。例如，对于具有200kHz宽的信息带宽的通信协议，控制装置将开关46和47设置到它们的第一个位置。另一方面，对于具有10kHz窄的信息带宽的通信协议，控制装置将开关46和47设置到它们的第二个位置。
∑-Δ调制器44从输入端点41接收模拟输入信号。∑-Δ调制器44通过将模拟输入信号数字化来产生第一个数字信号。
当开关46和47处于第2个位置时，由于开关47位于它的第二个位置，第一个数字信号从∑-Δ调制器44的数字输出传输到端点42的输出。另外，当开关46和47处于它个的第2个位置时，∑-Δ调制器40的非活动部分被断电以省电，即就是，信号处理器48和∑-Δ调制器59被断电。
当开关46和47处于它们的第一个位置时，第一数字信号从∑-Δ调制器44的数字输出传输到信号处理器48的第一个输入。另外，∑-Δ调制器44产生一个模拟输出信号，并将模拟输出信号从∑-Δ调制器44的模拟输出传输到∑-Δ调制器59的输入。∑-Δ调制器59通过将模拟输出信号数字化来产生第二个数字信号。第二个数字信号从∑-Δ调制器59的输出传输到信号处理器48的第二个输入。信号处理器48通过将第一个数字信号和第二个数字信号合并来将第一个数字信号里的量化噪声抵消，从而产生一个数字输出信号。因为开关47处于它的第一个位置。该数字输出信号从信号处理器48的输出传输到输出端点42。
虽然信号处理器48被描述成一个数字滤波器，但这不是本发明的限制。信号处理器48也可使用一个数字信号处理器或一个包括逻辑门和触发器的数字电路来实现。
调制器40提供一个用于将一个模拟信号数字化的装置。开关46和47提供一种用于根据接收到的模拟信号的通信协议来改变调制器40的阶的方法。通过改变调制器40的阶，调制器40的动态范围与具有固定阶∑-Δ调制器相比较而言被改善，从而适于接收多协议。尤其是，调制器40的SNR基本上保持恒定，而不管接收到的模拟信号具有宽的或窄的信息带宽。另外，调制器40至少级联两个∑-Δ调制器以产生一个更高阶调制器，用于接收具有宽信息带宽的模拟信号。通过级联至少两个∑-Δ调制器，调制器40减小了高阶单环调制器存在的稳定性问题。
应注意的是，∑-Δ调制器44和59的阶数不是本发明的限制。根据不同的应用，∑-Δ调制器44和59可以是单阶调制器，4阶调制器等等。另外，∑-Δ调制器44和59可以具有不同的阶数，例如，∑-Δ调制器44可以是一个单阶调制器，而∑-Δ调制器59可以是一个两阶调制器。
虽然∑-Δ调制器40图示为具有两个开关，即就是，开关46和47，用于改变阶数，但这不是本发明的限制。∑-Δ调制器40可以只有一个开关，即就是，开关47，用于改变它的配置。在∑-Δ调制器40只有一个开关的例子中，∑-Δ调制器44的模拟输出连接到∑-Δ调制器59的输入。
图3是根据本发明的第三个实施方式，一个具有输入端点71和输出端点72的级联∑-Δ调制器70。调制器70有两个级联的∑-Δ调制器74和76。一个数字信号处理器(DSP)77，和一个开关78。例子中，∑-Δ调制器74和76是4阶带通∑-Δ调制器，开关78是一个具有多个端点81、82和83的单掷双极开关。∑-Δ调制器74具有一个连接到输入端点71的输入，一个耦合到∑-Δ调制器76的输入的模拟输入，一个同时连接到DSP 77的第一个输入和开关78的端点81的数字输出。开关78的端点83连接到输出端点72。∑-Δ调制器76的输出连接到DSP77的第二个输入，而DSP 77的输出连接到开关78的端点82。
∑-Δ调制器74包括一个求和装置86，它具有一个连接到∑-Δ调制器74的输入端的正输入端，一个负输入端，一个连接到滤波器87的输出。作为例子，滤波器87是一个4阶带通滤波器，它具有一个连接到求和装置86的输出的输入，和一个同时连接到模数转换器(ADC)88的输入和开关91的输出。开关91有一个连接到滤波器87的输出的端点92，和端点93。ADC 88的输出同时连接到∑-Δ调制器74的数字输出和DAC 96的输入。DAC 96的输出同时连接到求和装置86的负输入和开关97。开关97有一个连接到DAC 96的输出的端点98和一个连接到求和装置101的端点99。求和装置101有一个连接到开关97的端点99的正输入，和一个连接到开关91的端点93的负输入，以及一个连接到∑-Δ调制器74的模拟输出的输出。
∑-Δ调制器76包括一个求和装置106，它有一个连接到∑-Δ调制器76的输入的正输入，一个负输入和一个连接到滤波器107的输出。滤波器107，作为一个例子，是一个4阶带通滤波器，它有一个连接到求和装置106的输出的输入，和一个连接到ADC 108的输入的输出。ADC 108的输出同时连接到∑-Δ调制器76的输出和DAC 109的输入。DAC 109的输出连接到求和装置106的负输入。
应注意的是，∑-Δ调制器74和76的阶不是本发明的限制。根据不同的应用，∑-Δ调制器74和76可以是单阶调制器，两阶调制器，等等。另外，∑-Δ调制器74和76可以有不同的阶值，例如，∑-Δ调制器74可以是一个两阶调制器，而∑-Δ调制器76可以是一个四阶调制器。而且，∑-Δ调制器74和76可以是低通∑-Δ调制器，而不是带通∑-Δ调制器。
当开关92处于第一个位置时，端点92电连接到端点93。另一方面，当开关92处于第二个位置时，端点92与端点93电隔离。同样地，当开关97处于第一个位置时，端点98电连接到端点99。当开关97处于第二个位置时，端点98与端点99电隔离。开关78的端点82当开关78处于第一个位置时电连接到端点83，端点81当开关78处于第二个位置时电连接到端点83。
操作中，输入端点71接收一个模拟输入信号。控制装置(未表示出)判定模拟输入信号的通信协议，并根据模拟输入信号的通信协议设置开关78，91和97。例如，如果控制装置判定模拟输入信号的通信协议有一个200kHz的宽信息带宽，则开关78、91和97就被设置到它们的第一个位置。另一方面，如果控制装置判定模拟输入信号的通信协议有一个10kHz的窄信息带宽，则开关78，91和97被设置到它们的第二个位置。
∑-Δ调制器74从输入端点71接收模拟输入信号。求和装置86通过从模拟输入信号中减去第一个反馈信号来产生第一个误差信号。第一个反馈信号由DAC 96产生，并从DAC 96的输出传输到求和装置86的负输入。第一个误差信号从求和装置86的输出传输到滤波器87的输入。滤波器87处理第一个误差信号，并产生一个第一次滤波了的信号。第一次滤波了的信号从滤波器87的输出传输到ADC 88的输入。ADC 88将第一次滤波了的信号数字化，并产生第一个数字信号。第一个数字信号被传输到∑-Δ调制器74的数字输出和DAC 96的输入。DAC 96从第一个数字信号中产生第一个反馈信号，并将反馈信号传输到求和装置86的负输入。
当开关78，81和97处于它们的第二个位置时，第一个数字信号由于开关78处于它的第二个位置而被传输到输出端点72。
当开关78，91和97处于它们的第一个位置时，第一个数字信号被传输到DSP 77的第一个输入。另外，第一次滤波了的信号从滤波器87的输出传输到求和装置101的负输入，DAC 96将第一个反馈信号传输到求和装置101的正输入。求和装置101通过从第一个反馈信号中减去第一次滤波了的信号来得到第二个误差信号。第二个误差信号被传输到∑-Δ调制器74的模拟输出，并被传输到∑-Δ调制器76的输入，即就是说，求和装置106的正输入。
求和装置106通过从第二个误差信号中减去第二个反馈信号来产生第三个误差信号。第二个反馈信号由DAC 109产生，并从DAC 109的输出传输到求和装置106的负输入。第三个误差信号从求和装置106的输出传输到滤波器107的输入。滤波器107处理第三个误差信号并产生第二个滤波了的信号。第二滤波了的信号从滤波器107的输出传输到ADC109的输入。ADC 108将第二个滤波了的信号数字化，并产生第二个数字信号。第二个数字信号被传输到∑-Δ调制器76的数字输出。和DAC109的输入。另外，第二个数字信号被传输到DSP 77的第二个输入。DAC 109从第二个数字信号中产生第二个反馈信号。
DSP 77通过将第一个数字信号和第二个数字信号合并以从第一个数字信号中抵消量化噪声，从而产生一个数字输出信号。因为开关78处于它的第一个位置，数字输出信号从DSP 77的输出传输到输出端点72。
象图2中的调制器40一样，调制器70提供一个将一个模拟信号数字化的装置。开关78，91和97提供一种根据接收到的模拟信号的通信协议改变调制器70的阶的方法。通过改变调制器70的阶，调制器70的SNR基本上保持恒定，而不管接收到的模拟信号具有宽的或窄的信息带宽。调制器70级联至少两个∑-Δ调制器以产生一高阶调制器，用于接收具有宽信息带宽的模拟信号。通过级联至少两个∑-Δ调制器，调制器70减少了高阶单环调制器存在的稳定性问题。
图4是一个单环∑-Δ调制器120的方框图，它是根据本发明的第4种实施方式实现的，它有一个输入端点121和一个输出端点122。调制器120包括一个增益级124，它有一个连接到输入端点121的输入和一个连接到求和装置126的输出。求和装置126具有一个正输入，一个负输入，和一个输出，其中求和装置126的正输入连接到增益级124的输出。求和装置126的输出连接到滤波器127的输入，滤波器127的输出连接到增益级129的输入。增益级129的输出连接到求和装置131的正输入。求和装置131的输出连接到滤波器133的输入，滤波器133的输出连接到开关134。
例子中，滤波器127和133是两阶滤波器，而开关134是具有多个端点137，138和139的单掷双极开关。端点37连接到滤波器133的输出，端点138连接到传输路径141的第一个端点，端点139连接到增益级142的输入。增益级142的输出连接到求和装置144的正输入。求和装置144的输出连接到第二阶滤波器146的输入，滤波器146的输出连接到增益级147的输入。增益级147的输出，连接到求和装置148的正输入，求和装置148的输出连接到第二阶滤波器149的输入，滤波器149的输出连接到具有多个端点152，153和154的单掷双极开关151。特别是，端点152连接到滤波器149的输出，端点153连接到传输路径141的第二个端点，端点154连接到ADC 156的输入。ADC 156的输出同时连接到输出端点122和DAC 157的输入。DAC 157的输出同时连接到增益级161，162，163和164的输入。增益级161，162，163和164的输出分别连接到求和装置126，131，144和148的负输入。
当开关134处于第一个位置时，滤波器133的输出电连接到增益级142的输入。另一方面，当开关134处于第二个位置时，滤波器133的输出电连接到传输路径141的第一个端点。当开关151处于第一个位置时，ADC的输入电连接到滤波器149的输出。当开关151处于第二个位置时，ADC 156的输入电连接到传输路径141的第二个端点。
∑-Δ调制器120的操作与图1中∑-Δ调制器10的操作相似。∑-Δ调制器120在输入端点121接收一个模拟输入信号，并通过将模拟输入信号数字化在输出端点122产生一个数字输出信号。与图1中∑-Δ调制器10类似，∑-Δ调制器120的阶可通过改变开关134和151的位置来改变。例如，当开关134和151处于它们的第一个位置时，∑-Δ调制器120是一个8阶∑-Δ调制器。当开关134和151处于它们的第二个位置时，∑-Δ调制器120是一个4阶∑-Δ调制器。
应注意，滤波器77，133，146和149的阶不是本发明的限制。依据不同的应用，滤波器127，133，146和149可以是单阶滤波器，4阶滤波器等等。另外，滤波器127，133，146和149可具有不同的阶值，例如，滤波器127和133可以是单阶滤波器，滤波器146和149可以是两阶滤波器。
图5是一个∑-Δ调制器180的方框图，它是根据本发明的第5个实施方式实现的，具有一个输入端点181和一个输出端点182。调制器180包括一个增益级184，184有一连接到输入端点181的输入和一个连接到求和装置186的输出。求和装置186有一正的输入，一负的输入和一个输出，而求和装置186的正输入连接到增益级184的输出。求和装置186的输出连接到滤波器187的输入，滤波器187的输出同时连接到增益级189的输入和增益级191的输入。增益级191的输出连接到一个前馈求和装置192。求和装置192有多个输入和一个连接到开关194的输出。开关194有多个端点196，197和198。端点196连接到求和装置192的输出，端点198连接到ADC 201的输入。ADC 201的输出同时连接到输出端点182和DAC 202的输入。DAC 202的输出同时连接到增益级203和204的输入。增益级203的输出连接到求和装置186的负输入，增益级204的输出连接到具有端点207和208的开关206。特别是，端点207连接到增益级204的输出，端点208连接到求和装置209的负输入。
求和装置209的正输入连接到增益级189的输出，求和装置209的输出连接到滤波器211的输入。滤波器211的输出同时连接到增益级213和214的输入和开关194的端点197。增益级214的输出连接到求和装置192的第二输入，增益级213的输出连接到滤波器216的输入，滤波器216的输出同时连接到增益级217和218的输入。增益级218的输出连接到求和装置192的第三个输入。增益级217的输出连接到滤波器221，滤波器221的输出连接到增益级222的输入。增益级222的输出连接到求和装置192的第4个输入。例子中，滤波器187，211，216和221是两阶滤波器。应注意到，滤波器187，211，216和221的阶数不是本发明的限制。根据不同的应用，滤波器187，211，216和221可以是单阶滤波器，4阶滤波器，等等。
当开关206处于第一个位置时，增益级204的输出与求和装置209的负输入电隔离。另一方面，当开关206处于第二位置时，增益级204的输出电连接到求和装置209的负输入。开关194的端点196当开关194处于第一个位置时电连接到端点198，端点197当开关194处于第二个位置时电连接到端点198。
∑-Δ调制器180的操作与图1中∑-Δ调制器10的操作类似。∑-Δ调制器180在输入端点181接收到一个模拟输入信号，并通过将模拟输入信号数字化在输出端点182产生一个数字输出信号。另外，∑-Δ调制器180有前馈求和，因此，∑-Δ调制器180可以用于低电压应用中。与图1中的∑-Δ调制器10类似，∑-Δ调制器180的阶可以通过转换开关194和206的位置来改变。例如，当开关194和206处于它们的第一个位置时，∑-Δ调制器180是一个8阶∑-Δ调制器。当开关194和206处于它们的第二个位置时，∑-Δ调制器180是一个4阶∑-Δ调制器。
至此，应高兴地看到，本文提供了一个∑-Δ调制器和用于将模拟信号数字化的方法。本发明的一个优点是，它提供了一个能接收具有多个协议的模拟信号的∑-Δ调制器。本发明的另一个优点是，它提供了一种根据接收到的模拟信号的协议改变∑-Δ调制器的阶的方法。根据接收到的模拟信号的协议改变∑-Δ调制器的阶，使得∑-Δ调制器的SNR基本上保持恒定，而不管协议中的信息带宽是宽还是窄。虽然根据协议来改变∑-Δ调制器的阶被描述成一自动操作，但是∑-Δ调制器的阶可以由用户或操作员手动改变。本发明还有一个优点，那就是它提供了一种省电的方法。
权利要求
1.一个∑-Δ调制器(10)，其特征在于一个求和装置(13)，具有第一个输入，第二个输入和一个输出；第一个滤波器(14)，具有一个耦合到求和装置(13)的输出的输入和一个输出；第二个滤波器(21)，具有一个耦合到第一个滤波器(14)的输出的输入和一个输出；第一个开关(24)，具有耦合到第一个滤波器(14)输出的第一个端点，耦合到第二个滤波器(21)输出的第二个端点，以及第三个端点；一个量化器(31)，具有一个耦合到第一个开关(24)的第三个端点的输入，和一个输出；一个数模转换器(DAC)(33)，具有一个耦合到量化器(31)的输出的输入和耦合到求和装置(13)的第二个输入的输出。
2.如权利要求1中的∑-Δ调制器，其中第一个滤波器(14)的输出耦合到第二个滤波器(21)的输入，并通过第二个开关(16)耦合到第一个开关(24)的第一个端点，其中，第二个开关(16)具有耦合到第一个滤波器(14)的输出的第一个端点，耦合到第二个滤波器(21)的输入的第二个端点，以及耦合到第一个开关(24)的第一个端点的第三个端点。
3.一个∑-Δ调制器，其特征在于第一个∑-Δ调制器(74)，具有一个输入，第一个输出，和第二个输出；第二个∑-Δ调制器(76)，具有一个耦合到第一个∑-Δ调制器(74)的第一个输出的输入，和一个输出；第一个开关(78)，具有一个耦合到第一个∑-Δ调制器(74)的第二个输出的第一个端点，第二个端点，以及第三个端点；以及一个信号处理器(77)，具有耦合到第一个∑-Δ调制器(74)的第二个输出的第一个输入，耦合到第二个∑-Δ调制器(76)的输出的第二个输入，以及耦合到第一个开关(78)的第二个端点的输出。
4.如权利要求3中的∑-Δ调制器，其中第一个(74)和第二个(76)∑-Δ调制器是两阶调制器。
5.如权利要求3中的∑-Δ调制器，其中第一个∑-Δ调制器(74)有以下特征第一个求和装置(86)，具有耦合到第一个∑-Δ调制器的输入的第一个输入，第二个输入和一个输出；一个滤波器(87)，具有一个耦合到第一个求和装置(86)的输出的输入和一个输出；一个模数转换器(ADC)(88)，具有一个耦合到滤波器(87)的输出的输入，和耦合到第一个∑-Δ调制器(74)的第二个输出的输出；一个数模转换器(DAC)(96)，具有一个耦合到ADC(88)的输出的输入和一个耦合到第一个求和装置(86)的第二个输入的输出；第一个开关(91)，具有耦合到滤波器(87)的输出的第一个端点，和第二个端点；第二个开关(97)，具有耦合到DAC(97)的输出的第一个端点，和第二个端点；以及第二个求和装置(101)，具有耦合到第二个开关(97)的第二个端点的第一个输入，耦合到第一个开关(91)的第二个端点的第二个输入，以及耦合到第一个∑-Δ调制器(74)的第一个输出的输出。
6.如权利要求5的∑-Δ调制器，其中滤波器(87)是一个4阶带通滤波器。
7.如权利要求6的∑-Δ调制器，其中第二个∑-Δ调制器(76)的特征在于一个求和装置(106)，具有耦合到第二个∑-Δ调制器(76)的输入的第一个输入，第二个输入，和一个输出；一个滤波器(107)，具有一个耦合到求和装置(106)的输出的输入，和一个输出；一个模数转换器(ADC)(108)，具有一个耦合到滤波器(107)的输出的输入，和耦合到第二个∑-Δ调制器(76)的输出的输出；以及一个数模转换器(DAC)(109)，具有一个耦合到ADC(108)的输出的输入，和耦合到求和装置(106)的第二个输入的输出。
8.一种用于将一个具有一种协议的信号数字化的方法，其特征在于根据信号的协议选择信号路径的步骤。
9.如权利要求8中的方法，其中根据信号的协议选择信号路径的步骤进一步包括以下步骤将信号数字化；根据信号的协议改变∑-Δ调制器(10)的配置。
10.如权利要求9的方法，其中改变∑-Δ调制器(10)的阶进一步包括改变多个∑-Δ调制器(10)的阶。
全文摘要
一个∑－Δ调制器(10)和一种用于将一模拟信号数字化的方法。∑－Δ调制器至少包括一个用于改变∑－Δ调制器(10)的阶的开关(16)。∑－Δ调制器(10)的阶是根据接收到的模拟信号的通信协议来改变的。特别是,∑－Δ调制器(10)的阶对于具有宽信息带宽的通信协议增加。或者,∑－Δ调制器(10)的阶对于具有窄信息带宽的通信协议减小。
文档编号H03M3/02GK1244748SQ9910517
公开日2000年2月16日 申请日期1999年4月26日 优先权日1998年4月27日
发明者特罗伊·里恩·斯特克思塔德, 道格拉斯·A·加里逖 申请人:摩托罗拉公司