高效时间交织模数转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及模数转换器领域，更具体地，本发明涉及时间交织模数转换器在硅面积和/或能量方面的效率。
【背景技术】
[0002]通常使用数字技术而非模拟技术来实现电子设备(诸如例如，电视机和其它音频/视频设备)。通常，数字技术变得越先进，将模拟信号转换成适于数字技术实现的数字信号的任务变得越苛刻。
[0003]概念上，模数转换器(也称为ADC或A/D转换器)及其基本功能(采样保持、量化)在本领域中是熟知的，并且在本文中将不进一步详细说明。
[0004]对于高采样频率，必要的或至少有益的是，使用包括若干组成(constituent)ADC的ADC结构以能够适应高采样频率。这样的结构缓解了对各个组成ADC的处理速度要求。这样的ADC结构的示例是流水线ADC和时间交织ADC (例如，并行逐次ADC) 0 US 2011/0304489Al、WO 2007/093478 Al、EP 0624289 BI 和 WO 2010/042051 Al 描述了各种示例时间交织ADC结构。
[0005]在时间交织ADC(TI ADC)的典型实现中，期望能够适应数字输出信号的各种采样频率。另一方面，设计并验证组成ADC设计以不同的时钟频率来操作会很麻烦。由此，期望能够使用针对TI ADC结构中的特定的固定时钟频率而设计的组成ADC实现并且仍然能够提供数字输出信号的各种采样频率。
[0006]因此，需要包括针对特定的固定时钟频率而设计的组成模数转换器的灵活的数字输出信号采样频率时间交织模数转换器。
【发明内容】
[0007]应当强调，在本说明书中使用的术语“包括”用于指定所阐述的特征、整数、步骤或部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、部件或其组合的存在或添加。
[0008]—些实施方式的目的是消除至少一些上述缺点并且提供用于操作时间交织模数转换器的方法和布置。
[0009]根据第一方面，这通过将模拟输入信号转换成具有采样速率R的数字输出信号的操作时间交织模数转换器的方法来实现。
[0010]时间交织模数转换器包括:一列整数N个组成模数转换器，每个组成模数转换器具有模拟输入端和数字输出端；整数N个采样保持单元，每个采样保持单元连接至N个组成模数转换器中相应的一个的模拟输入端。
[0011]时间交织模数转换器还包括时序电路，该时序电路用于生成:模数转换器操作时钟信号，该模数转换器操作时钟信号的周期使得基于模数转换器操作时钟来操作的组成模数转换器能够在等于M/R的时间段期间对模拟信号样本进行数字化；以及数目M个时序信号，每个时序信号的周期为M/R，其中，M小于或等于N。
[0012]该方法包括:(针对N个组成模数转换器中的数目M个组成模数转换器中的每一个，其中，M个组成模数转换器中的每一个与对应的采样保持单元相关联)使用M个时序信号中相应的一个来对相应的采样保持单元进行时钟控制以在组成模数转换器的模拟输入端处提供模拟输入信号的样本。无时序信号被用来对采样保持单元中的两个或更多个进行时钟控制。
[0013]该方法还包括:(针对M个组成模数转换器中的每一个)基于模数转换器操作时钟来操作组成模数转换器以在组成模数转换器的数字输出端处提供数字信号，并且基于M个时序信号中相应的一个来提供组成模数转换器的数字输出端的数字信号的样本作为数字输出信号的样本。
[0014]在一些实施方式中，时间交织模数转换器还可以包括具有N个输入端和N个输出端的时间对准器，其中，每个输出端与相应的输入端相关联，并且每个输入端连接至N个组成模数转换器中相应的一个的数字输出端。在这些实施方式中，基于M个时序信号中相应的一个来提供组成模数转换器的数字输出端的数字信号的样本作为数字输出信号的样本可以包括:使用M个时序信号中相应的一个来对时间对准器进行时钟控制，并且响应于此将数字信号从组成模数转换器的数字输出端经由时间对准器的对应的输入端传递至时间对准器的对应的输出端。时间对准器的相应输出端的数字信号具有采样速率R/M。
[0015]在一些实施方式中，模数转换器操作时钟信号的周期为固定参数(通常由组成模数转换器的硬件实现来确定)。该时钟周期例如可以与系统时钟周期相同。
[0016]根据一些实施方式，采样速率R可以是可变的。例如，可以根据系统时钟生成时钟周期为1/R的采样时钟信号，并且M个时序信号中的每一个可以是周期为M/R的时钟信号的等距时移副本(其中，对于时序信号之一而言，时移可以为零)，使得M个时序信号共同地提供采样时钟。
[0017]根据一些实施方式，采样距离1/R可以与模数转换器操作时钟信号的周期不同。由此，采样距离1/R可以大于或小于模数转换器操作时钟信号的周期。可替选地，在一些情况下，采样距离1/R可以等于模数转换器操作时钟信号的周期。
[0018]根据一些实施方式，可以基于采样速率R和组成模数转换器对输入信号进行数字化而花费的时间来确定M。例如，约束可以是:如果组成模数转换器可以在时间段T(与模数转换器操作时钟信号的特定数目的周期对应的组成模数转换器等待时间，该特定数目取决于组成模数转换器的实现)期间对输入信号进行数字化，则M为满足如下条件的整数:TR小于或等于Μ。
[0019]该方法还可以包括对时间对准器的相应输出端的数字信号进行复用以产生数字输出信号。
[0020]在一些实施方式中，该方法还可包括将M确定为满足如下条件的整数:组成模数转换器等待时间T与R的乘积小于或等于M0例如，整数M可以被确定为满足如下条件的最小整数:Τ与R的乘积小于或等于M0
[0021]在一些实施方式中，M可以小于N，并且该方法还可以包括使不在M个组成模数转换器中的组成模数转换器进入低能量模式。低能量模式可以包括完全阻碍到相应的组成模数转换器的电力供给，或者可以包括睡眠状态，在睡眠状态下，虽然可以执行一些操作，但是与完全操作模式相比消耗较少能量。
[0022]在M小于N的情况下，该方法还包括从该列N个组成模数转换器中选择M个组成模数转换器。例如可以通过与时间交织模数转换器相关联的控制器来执行该任务。可以做出选择，使得对于所有N个组成模数转换器而言处于低能量模式的组成模数转换器的平均时间相等。这可以通过循环选择、伪随机选择或任何其它统一的选择规则来实现。可替选地，可以做出选择，使得相同的(取决于M)组成模数转换器总是被选出用于低能量模式。例如，可以将低能量模式分配至处于该列物理硬件实现的一个端的N-M个组成模数转换器。
[0023]第二方面是包括计算机可读介质的计算机程序产品，在计算机可读介质上具有包括程序指令的计算机程序。计算机程序能够被加载至数据处理单元中，并且当计算机程序由数据处理单元运行时，所述计算机程序适于使根据第一方面所述的方法被执行。
[0024]第三方面是用于将模拟输入信号转换成具有采样速率R的数字输出信号的时间交织模数转换器。
[0025]时间交织模数转换器包括一列整数N个组成模数转换器，其中，每个组成模数转换器具有模拟输入端和数字输出端、并且适于基于模数转换器操作时钟来操作以在数字输出端处提供数字信号。
[0026]时间交织模数转换器还包括整数N个采样保持单元，其中。每个采样保持单元连接至N个组成模数转换器中相应的一个的模拟输入端、并且适于基于数目M个时序信号中相应的一个来操作以在相应的组成模数转换器的模拟输入端处提供模拟输入信号的样本，其中，M小于或等于N。无时序信号被用来对采样保持单元中的两个或更多个进行时钟控制。
[0027]此外，时间交织模数转换器包括一个或更多个数字输出处理单元，该数字输出处理单元适于基于M个时序信号中相应的一个来提供组成模数转换器的数字输出端的数字信号的样本作为数字输出信号的样本。
[0028]时间交织模数转换器还包括用于生成模数转换器操作时钟信号和M个时序信号的时序电路。模数转换器操作时钟信号的周期使得基于模数转换器操作时钟来操作的组成模数转换器能够在等于M/R的时间段期间对模拟信号样本进行数字化，并且每个时序信号的周期为M/R。
[0029]在一些实施方式中，一个或更多个输出处理单元可以包括具有N个输入端和N个输出端的时间对准器，其中，时间对准器的每个输出端与时间对准器的相应输入端相关联，并且时间对准器的每个输入端连接至N个组成模数转换器中相应的一个的数字输出端。时间对准器适于:针对时间对准器的输出端中的每一个、响应于使用M个时序信号中相应的一个来对时间对准器进行时钟控制，将数字输出信号从相应的组成模数转换器的数字输出端经由时间对准器的相应输入端传递至时间对准器的输出端。时间对准器的输出端的数字输出信号具有采样速率R/M。
[0030]根据一些实施方式，时间交织模数转换器还可以包括适于对时间对准器的输出端的数字信号进行复用以产生数字输出信号的复用器。
[0031]在一些实施方式中，一个或更多个输出处理单元可以包括:复用器，该复用器适于:响应于使用M个时序信号对复用器进行时钟控制，对组成模数转换器的数字输出端的数字信号进行复用以产生数字输出信号；标记器，该标记器适于提供具有验证指示的数字输出信号的各个样本。
[0032]在一些实施方式中，一个或更多个输出处理单元可以包括:存储器，该存储器适于临时存储组成模数转换器的数字输出端的数字信号的样本；存储器输出读取器，该存储器输出读取器适于通过读取存储在存储器中的相应的样本、响应于使用M个时序信号对其进行时钟控制来产生数字输出信号。
[0033]在一些实施方式中，M可以等于N。在其它实施方式中，M可以小于N。
[0034]根据一些实施方式，