例中，第一个以及唯一的实极点在前向通路中作为积分器被实现。由此，3 阶传递函数H的第一阶被实现。
[0074] 在该实例中，剩余的两个复极点是阻尼极点并且在反馈通路中的FIRDAC中实现。 通过将具有2个极点以及零点，即0. 8070+0. 1570i以及0. 8070-0. 1570i的传递函数转换 为脉冲响应来完成此实现的。参见图4,只有脉冲响应的前N个系数被FIRDAC中的FIR滤 波器实现。选择N使得传递仍然高度类似于期望的传递。在该实例中，系数N的数值被选 择为466。使用该FIRDAC，3阶传递函数H剩下的极点和零点被实现。
[0075] 在图5A中使用功率谱密度图示出该2-A转换器产生的输出，其中输出直接从 ADC的输出端得到，而不用补偿滤波器。从该图中，可以推论出由信号与噪声和失真的比值 (SNDR)量化的性能等于116dB。在该图中，可以看到典型地为一比特的2-A调制器的高 带外噪声功率。
[0076] 图5B还显示功率谱密度图，但是现在是在校正滤波器之后得到的输出，校正滤波 器校正传递以得到实质上单位增益的总的输入/输出传递。从该图中可以推论出，与单一 比特2-A调制器相比，带外噪声（~20Hz至半个时钟频率）被高度抑制（_45dB)。还可 以推论出，由信号与噪声和失真的比值（SNDR)量化的性能依然等于116dB。
[0077] 在该实例的设计中所做出的选择具有以下益处：
[0078] 1.前馈通路是简单的，因为其只包括一个积分器和一个比较器，其中比较器的输 出只受到其输入的零交叉的影响，这高度地放松对积分器的要求。积分器，构成积分器的 放大器或反馈电容器的线性度并不重要或只在有限的范围。只要电荷平衡是正确的，因为 只有零交叉被1比特量化器检测到，在系统中将既不会看到误差也不会看到消极影响。另 外，单一比特比较器产生单一比特的数据流，由于只有两个定义的电平而被完美地定义为 线性，这不像多比特的量化器，反映比如总谐波失真（THD)和SNDR的系统性能。
[0079] 2.ADC的信号传递与在其输出端的校正滤波器的结合是有力的。该结合使单位 增益传递没有相移为特征，这样具有了低延迟。该系统还具有低带外噪声并相当于多比特 (>8bit)转换器。这是对于闭环数字放大器的应用很重要的特征。
[0080] 3.高带内分辨率结合低带外噪声和低延迟使ADC理想地适合用于闭环系统，如数 字放大器，的反馈通路。
[0081] 4.单一高阶的、具有大量抽头的FIRDAC可以被使用而没有稳定性的问题，并因此 无需保持稳定所需的附加措施。
[0082] 5.带有FIRDAC的系统实现了良好的抖动容限和非常高的SNDR。
[0083] 图6A示出了本发明的用于数字控制回路的2-AADC。该回路包括基于数字输 入和数字反馈信号控制其输出的数字控制算法101、将信号转换成适合输出的形式的DAC 102、和依据本发明的ADC103。
[0084] 图6B示出了本发明的用于数字控制音频放大器的2-AADC。该放大器包括基于 数字输入信号与数字反馈信号之间的差别控制其输出的滤波器201、将数字输入转换至适 合负载功率特性的模拟输出的放大器202、该负载即扬声器203、依据本发明的ADC转换器 204、以及求和点205,其用于产生数字输入信号和数字反馈信号的差别。
[0085] 已经使用其实施方案描述本发明。本领域技术人员应当清楚，对这些实施方案的 修改是可能的，而不脱离附加的权利要求所描述的本发明的范围。
【主权项】
1. 一种S-A模数转换器ADC,包括： 前向通路，其被连接到所述X-AADC的输入端并包括滤波级和量化级，所述前向通路 具有传递函数Hff; 从所述前向通路的输出端到所述X-AADC的输入端的反馈通路，所述反馈通路包括 用于转换所述前向通路的输出的数模转换器DAC和数字滤波器，所述反馈通路具有传递函 数恥； 其特征在于 所述X-AADC具有由下式给出的稳定的噪声传递函数NTF:其中H是回路传递函数，所述NTF具有至少一个阻尼零点，其中Hff包括H的所有无阻 尼极点，并且其中，Hfb包括与所述至少一个阻尼零点中的一个相关联的至少一个阻尼极点。2. 如权利要求1所述的X-AADC，还包括连接至所述前向通路的输出端的校正滤波 器。3. 如权利要求2所述的X-AADC，所述校正滤波器具有实质上由下式给出的传递函 数H…r:4. 如前述权利要求中任一项所述的X-AADC，其中关注的信号频带被包含在Hff和Hfb 的通带内。5. 如前述权利要求中任一项所述的X-AADC，其中Hff和Hfb都具有低通特性。6. 如前述权利要求中任一项所述的X-AADC，其中所述反馈通路包括有限脉冲响应 的时数字滤波器，其具有与Hfb相关联的脉冲响应相近似的脉冲响应。7. 如权利要求5所述的X-AADC，其中所述FIR数字滤波器与所述DAC相结合，用于 形成有限脉冲响应数模转换器FI畑AC。8. 如前述权利要求中任一项所述的X-AADC，其中所述滤波级包括无源滤波器。9. 如前述权利要求中任一项所述的X-AADC，其中所述滤波级包括多个无源滤波器 和/或多个积分器。10. 如前述权利要求中任一项所述的X-AADC，其在所述滤波级中只包括单个积分 器。11. 一种数字控制回路，包括： 前向通路，其连接至所述数字控制回路的输入端，并包括用于放大数字输入信号和第 二数字信号之间的差别及用于将所放大的信号转换成模拟输出信号的放大器； 从所述前向通路的输出端到所述数字控制回路的输入端的反馈通路，所述反馈通路包 括前述权利要求中任一项所述的X-AADC，用于将所述模拟输出信号转换成所述第二数 字信号。12. -种数字音频放大器，包括如权利要求11所述的数字控制回路，用于依据所述数 字输入信号驱动连接到所述数字音频放大器的扬声器。13. -种设计依据权利要求1所述的X-A模数转换器ADC的方法，所述方法包括： 定义所述X-AADC的期望的稳定的噪声传递函数NTF，该期望的稳定的噪声传递函 数NTF包括至少一个阻尼零点； 依据下式将NTF转换成所述X-AADC的回路传递函数H:提取H的极点和零点； 将H拆分成Hff和Hfb，其中Hff包括H的所有的无阻尼极点，并且其中Hf泡括与所述至 少一个阻尼零点中的一个相关联的至少一个阻尼极点。14. 如权利要求13所述的方法，还包括用有限脉冲响应近似与Hfb相关联的脉冲响应， W及用有限脉冲响应FIR滤波器实现所述有限脉冲响应。15. 如权利要求13或权利要求14所述的方法，还包括使用连接到所述前向通路的输出 端的校正滤波器校正所述前向通路的输出。16. 如权利要求15所述的方法，其中所述校正滤波器具有实质上由下式给出的传递函 数H…r:17. -种生产A模数转换器ADC的方法，包括： 依据权利要求12-16中的任一项设计所述ADC; 依据所述ADC的设计生产所述ADC。
【专利摘要】本发明涉及Σ-Δ模数转换器(ADC)。其还涉及一种设计和生产Σ-ΔADC的方法、以及涉及包括Σ-ΔADC的数字控制回路。依据本发明，噪声整形所需要的滤波功能的部分在反馈通路中实现。通过恰当地将极点分散到前向通路和反馈通路上，可以实现稳定的操作并且提供低延迟。
【IPC分类】H03M3/02
【公开号】CN105009459
【申请号】CN201280078140
【发明人】丹尼尔·申克尔, 沃特·格罗特德
【申请人】特利丹达尔萨公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2012年12月21日
【公告号】EP2936688A1, US20150341046, WO2014094913A1