随机编码非模拟到数字的转换的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于对随机信号编码模拟信号的方法和系统，编码的信号然后由 模拟到数字转换器转换为数字信号，所述模拟到数字转换器然后从已编码的信号解码对应 于该模拟信号的数字信号。
【背景技术】
[0002] 各种类型的模拟到数字转换器存在W执行模拟信号到数字形式的高保真度转换。 通常，该样的模拟-数字转换器接收连续模拟信号作为输入，然后提供对应于连续模拟信 号的某些测量方面的数字信号作为输出。虽然连续信号的测量方面通常是振幅，测量的方 面可表示信号的其它特征。在一些情况下，连续模拟信号是电压信号，并且在其它情况下， 该连续模拟信号是电流信号。所产生的数字信号是通过离散时间和离散振幅定义。
[0003] 各种类型的模拟到数字转换器存在，每个具有不同的电路设计。有些模拟至数字 转换器，包括逐次逼近、集成商（包括A-2转换器）、闪存和子分频器。每种类型的模拟到 数字转换器具有如下特性：可向至少基于其线性度、分辨率、带宽、成本和信号之一的信噪 比的用户及其应用是有益的。
[0004] 模拟-数字转换器的一个普遍问题在于转换过程引入噪声。噪声可大大干扰输出 信号，并可能导致严重的信号退化或信号损失。信号噪声比（SNR)表示数字输出相对于模 数转换处理引入的噪声量的准确度；所W需要具有低噪声的模数转换器客户选择具有高信 噪比（SNR)的信号转换器。在一些转换器中，该噪声可W从信号过滤掉，但后一过滤过程需 要额外的时间，当需要快速转换速度时该是不经常期望的。提出的发明提供了一种解决方 案，W通过在常规处理之前对随机信号编码所需模拟信号而应对过大噪声，而不使用额外 过滤。而且，本发明基于获取的采样数量提供信号的高保真转换。提出的发明作为替代DC 或低带宽模拟到数字的转换器拓扑结构是特别有利的。
【发明内容】
[0005] 在本发明中描述一种方法和系统，W通过模拟-数字转换器对随机信号实施编码 模拟信号，然后，从该编码信号解码对应于所述模拟信号的数字信号。根据本发明，包括模 拟信号和随机信号的至少两个信号被馈送到能够执行两个信号的乘法的电路。上述随机信 号源（其也是本发明的一部分）生成被馈送到乘法电路的随机信号。该两个信号的乘积随 后被引导到模拟到数字处理和解码系统，该系统将返回对应于模拟信号解码的数字信号作 为输出。
【附图说明】
[0006] 图1示出具有本发明的当前编码和解码方面的组件的系统100。
[0007] 图2A示出了高斯正态分布曲线和该曲线的特征。
[0008] 图2B显示了典型的高斯正态分布曲线的进一步特征。
[0009] 图3示出根据本发明进行编码和解码的方法300的流程图。
【具体实施方式】
[0010] 在一个实施例中，本文所讨论的随机信号可W由白标准化噪声列举，该意味着拟 合高斯正态曲线的噪声信号。高斯正态曲线通常由下式表示：
[0011]
【主权项】
1. 一种电子电路，用于随机编码模拟输入信号以产生解码的数字输出信号，其中： 模拟乘法电路，模拟乘法电路用于接收模拟输入信号和随机信号，并相乘所述模拟输 入信号和所述随机信号以生成模拟乘积信号； 至少一个模拟到数字转换器，用于将模拟乘积信号转换成数字输出信号；和 控制电路，用于进行算术运算，以对所述数字输出信号进行解码。
2. 根据权利要求1所述的电子电路，其中所述随机信号由随机信号源产生。
3. 根据权利要求1所述的电子电路，进一步包括控制电路，用于将数字输出信号映射 到量化数字输出信号。
4. 根据权利要求1所述的电子电路，其中，所述随机信号是成形为高斯正态曲线的噪 声信号。
5. 根据权利要求1所述的电子电路，其中所述模拟乘法电路是可变增益放大器。
6. 根据权利要求1所述的电子电路，其中所述至少一个模拟到数字转换器包括：采样 模拟乘积信号并保持其值的采样和保持电路，和量化模拟乘积信号以产生数字输出信号的 量化器。
7. 根据权利要求1所述的电子电路，其中所述控制电路通过实施根和平方操作执行算 术运算，包括：平方函数、加法函数和平方根函数。
8. 根据权利要求1所述的电子电路，其中所述控制电路通过实施根均方运算执行算术 装置，包括：平方函数、求和函数、平方根函数和乘法函数。
9. 根据权利要求1所述的电子电路，其中所述模拟输入信号是电压信号和电流信号的 至少一个。
10. 根据权利要求5所述的电子电路，其中，所述控制电路通过应用乘法函数进行进一 步的算术运算，其中倍频因子的除数是取出的样品数量的平方根。
11. 根据权利要求2所述的电子电路，其中随机信号源包括至少一个噪声二极管。
12. 根据权利要求2所述的电子电路，其中，所述随机信号源是数字到模拟转换器的输 出，其中数字到模拟转换器的输入是伪随机噪声数字信号。
13. 根据权利要求1所述的电子电路，其中，所述模拟乘法电路在电流域或电压域的至 少一个中相乘模拟输入信号和随机信号。
14. 根据权利要求1所述的电子电路，其中，用于将模拟乘积信号转换成数字输出信 号的所述至少一个模拟到数字转换器包括采样和保持电路，其采样模拟乘积信号并保持其 值。
15. 根据权利要求1所述的电子电路，其中，用于将模拟乘积信号转换成数字输出信 号的所述至少一个模拟到数字转换器包括量化器，其量化模拟乘积信号以产生数字输出信 号。
16. 根据权利要求3所述的电子电路，其中所述控制电路的映射包括抽取器、编程语言 和一系列查找表的至少一个。
17. 根据权利要求16所述的电子电路，其中所述控制电路执行映射端点调整。
18. 根据权利要求16所述的电子电路，其中，控制电路映射再线性所述数字输出信号 的整体非线性（INL)误差。
19. 根据权利要求1所述的电子电路，其中，所述至少一个模拟-数字转换器平行于所 述至少一个附加的模拟到数字转换器，用于将模拟乘积信号转换成数字输出信号。
20. 根据权利要求1所述的电子电路，其中，所述至少一个模拟-数字转换器级联至少 一个其他的模拟到数字转换器，用于将模拟乘积信号转换成数字输出信号。
21. -种模拟-数字转换器，它执行模拟输入信号的随机编码并解码数字输出信号，其 中： 输入缓冲器，以接收模拟输入信号； 随机信号源，其中，所述随机信号源从模拟输入信号独立地产生随机信号； 连接到所述输入缓冲器和随机信号源的模拟乘法电路，用于相乘所述模拟输入信号和 所述随机信号，以生成模拟乘积信号； 采样和保持电路，采样所述模拟乘积信号并保持其值； 量化器，其量化所述模拟乘积信号，以产生数字输出信号；和 控制电路，用于执行算术运算，对所述数字输出信号进行解码。
22. -种用于在模拟-数字转换中随机编码的方法，包括以下步骤： 接收模拟输入信号； 独立于模拟输入信号，产生随机信号； 相乘所述随机信号和模拟信号，由此产生模拟乘积信号； 使用模拟-数字转换器将所述模拟乘积信号转换为数字输出信号； 通过算数运算解码所述数字输出信号，用于产生解码的数字输出信号；和 映射所述解码的数字输出信号，以提供所述模拟输入信号的功率测量。
23. -种用于随机编码模拟输入信号以产生解码的数字输出信号的电子电路，包括： 输入缓冲器，以接收模拟输入信号； 随机信号源，其中，所述随机信号源从模拟输入信号独立地产生随机信号； 连接到所述输入缓冲器和随机信号源的模拟乘法电路，用于相乘所述模拟输入信号和 所述随机信号，以生成模拟乘积信号； 至少一个模拟到数字转换器，用于将模拟乘积信号转换成数字输出信号；和 控制电路，用于执行算术运算，以对所述数字输出信号进行解码。
24. 根据权利要求7所述的电子电路，其进一步包含控制电路，用于执行其他的数字处 理，以解决除法功能，其中除数是采取的样本数的平方根，n。
25. 根据权利要求6所述的电子电路，其中，所述采样和保持电路和量化器被替换为嵌 入的电子电路，用于随机编码所述模拟输入信号以产生解码的数字输出信号，包括： 嵌入式模拟乘法电路，所述嵌入模拟乘法电路用于接收模拟输入信号和随机信号并相 乘所述模拟输入信号和所述随机信号，以生成嵌入的模拟乘积信号； 至少一个嵌入式模拟到数字转换器，用于将所述嵌入模拟乘积信号转换成嵌入数字输 出信号；和 嵌入式控制电路，执行算术运算，用于对所述嵌入数字输出信号进行解码。
26. 根据权利要求16所述的电子电路，其中所述控制电路映射校准增益误差。
27. 根据权利要求16所述的电子电路，其中所述控制电路映射校准偏移误差。
【专利摘要】本发明涉及随机编码非模拟到数字的转换。一种用于对随机信号编码模拟信号的方法和系统，编码的信号然后由模拟到数字转换器转换成数字信号，所述模拟到数字转换器随后从已编码的信号解码对应于模拟信号的数字信号。上述随机信号可成形为高斯正态曲线的噪声信号。编码处理由乘法电路执行，其相乘模拟信号和随机信号，产生模拟到数字转换的乘积信号。在模拟到数字转换期间，所述乘积信号被进行解码。使用算术运算(其可是和平方根函数或根均方函数)进行解码。然后解码后的信号被映射以解决偏移误差、增益误差和端点调整。其结果是对应于该模拟信号的解码数字信号。
【IPC分类】H03M1-12
【公开号】CN104702283
【申请号】CN201410719994
【发明人】T·M·麦克勒奥德
【申请人】美国亚德诺半导体公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年12月2日
【公告号】DE102014117457A1, US9077363, US20150155878