具有跨导器网络用于动态调整环路滤波器系数的△-σ调制器的制造方法_3

文档序号:9827914阅读:来源:国知局
, Α-Σ调制器300被理想地配置以连续地调节环路滤波器系数。例如,理想地,Δ-Σ调制 器可连续调整陷波频率以匹配输入信号102 (它通常由相关系统不断调整)的IF频率,并 实现最大SNR,Δ - Σ调制器300需要精确地放置NTF零点在IF频率。因为与NTF零相关 的频率成比例于电阻器的值的平方根,为了覆盖足够的频率范围,无源反馈电阻网络的电 阻值可以被配置在以上十年范围可调,理想地以良好的精度。这样的配置可存在困难。例 如,在所示实施例中,调整(调谐)反馈电阻RFBl和反馈电阻RFB2同时并保持与前馈增益 系数一致的增益比率可以是相当复杂。在实施方式中,Δ-Σ调制器300使用电阻阵列以覆 盖大于十年的可调节范围,电阻阵列的每个电阻器将被调谐到覆盖特定范围,进一步复杂 可编程性和设计。当试图编程具有良好的分辨率的电阻值时再出现困难。例如,通常,电阻 值使用开关来短接电阻阵列的某些开关进行编程,其中与开关相关联的开关导通电阻可影 响调整精度。为了实现小的调谐步骤,同时降低导通电阻开关,相对较大的开关将被执行, 从而导致增加的面积、增加的复杂性和/或增加的寄生电容。另外,用于实现更广泛的可调 节范围的大体积电阻可以显著减少带宽,从有关相对大的寄生电容的相对大时间常数和相 对大的电阻器产生。当在ADC中实现时,这样的配置可以极大地增加复杂性。
[0035] 为了解决这些困难,本公开提出包括跨导器网络的Λ-Σ调制器,用于动态调整 其相关联的环路滤波器系数。在各种实施方式中,Α-Σ调制器可以将噪声转移函数的陷 波频率置于所希望的频率,诸如输入信号的中频。图6是根据本公开的各个方面另一种示 例性Δ-Σ调制器400的简化示意电路图,其可以实现图4中描述的环路滤波器系数调谐 原则(例如,实现陷波频率的位置)。例如,Α-Σ调制器400可基于输入信号(诸如,输入 信号102)的频率调谐环路滤波器系数以设置噪声转移函数的陷波频率。类似于Δ-Σ调 制器200, Δ-Σ调制器的400是被配置于将输入信号102 (模拟信号ΧΙΝ)转换成输出信号 104 (数字信号Ζ)电子设备(包括电子电路和/或一种或多种组件)。在各种实施方式中, A -Σ调制器400是连续时间三角积分调制器。图6的实施例在许多方面类似于图4的实 施例。因此,在图4和图6中相似的特征由相同的标号表示,为了清楚和简洁性。为清楚起 见,图6已经被简化以更好地理解本公开的发明概念。附加特征可以在Δ-Σ调制器400 被添加,并且一些下面描述的特征可以在Λ -Σ调制器400的其它实施例中被替换或者排 除。
[0036] 在图6中,为了调整环路滤波器系数(在各种实施方式中,为了调整陷波频率),反 馈路径410可放置在该环路滤波器,其中,反馈路径410具有相关联的反馈系数-g用于控 制NTF零在Δ-Σ调制器400的噪声转移函数中的位置,以使得Δ-Σ调制器400可以最大 化关于各种频率的SNR。使用可访问的信号,反馈路径410被配置为近似于由反馈系数-g 表示的积分差值信号126 (模拟积分差值信号X2)。例如,反馈路径410包括经配置以产生 反馈系数_g用于放置陷波频率在环路滤波器的噪声转移函数中的跨导器网络420。如下面 进一步描述,通过调节与跨导器网络420相关联的等效跨导(Gm),Δ-Σ调制器400可以动 态调整Δ-Σ调制器400的环路滤波器系数(μ s),使得Δ-Σ调制器400可以在噪声转移 函数中最佳地放置陷波频率。在所描绘的实施例中,跨导器网络420经由节点214耦合加 法器116的输出,以形成反馈部422,和经由节点218耦合积分器112的输出,以形成反馈部 分424。跨导器网络420从从反馈部分422接收到的积分差值信号132 (模拟信号Υ)和从 反馈部分424接收的积分差分信号124 (模拟积分差值信号XI)产生反馈系数-g。在各种 实施方式中,跨导器网络420可以从积分差值信号132 (模拟信号Y)和积分差信号124 (模 拟积分差值信号XI)的线性组合生成反馈系数_g。
[0037] 图7是根据本公开的各个方面可在Λ -Σ调制器来实现的示例性跨导体网络500 的简化示意性电路图,诸如图6的Δ - Σ调制器400。在所描绘的实施例中,跨导器网络500 是多进单出的连续可调跨导器网络。例如,跨导器网络500耦合加法器116的输出,用于接 收积分差值信号132 (模拟信号Υ)和积分器112的输出,用于接收积分差值信号124 (模拟 积分差值信号XI)。在所描绘的实施例中,跨导器网络500有两个输入:差分输入(例如, 输入INl和输入ΙΡ1),用于接收积分差值信号132 ;和差分输入(例如,输入平方英寸和输 入ΙΡ2),用于接收积分差值信号124.跨导体网络500进一步包括用于提供反馈系数-g的 单个输出。在所描绘的实施例中,跨导器网络500具有差分输出(例如,输出outn和输出 outp),用于提供反馈系数-g,它模拟积分差信号126 (模拟积分差值信号X2)。虽然所示实 施例示出了多进单出跨导器网络,本公开还设想其中跨导器网络500包括多个输出端的实 施方式,使得跨导体网络500可以生成被供给到Δ-Σ调制器的环路滤波器的多个反馈系 数(环路滤波器系数)。为清楚起见,图7已被简化以更好地理解本公开的发明概念。附加 特征可以在跨导器网络500被添加,并且一些描述的特征可以在跨导器网络500的其它实 施例中被替换或者排除。
[0038] 在图7中,跨导器网络500包括两个级:电压-电流转换器级510和电流缩放级 520。一对晶体管(晶体管Ql和晶体管Q2)耦合电压-电流转换器级510和电流缩放级 520。晶体管Ql包括耦合偏置电压源V bias的栅极,耦合电流源I的漏极,和耦合电压-电流 转换器级510的节点rl的源极。晶体管Q2包括耦合偏置电压源V bias的栅极,耦合电流源I 的漏极,和耦合电压-电流转换器级510的节点R2的源极。在各种实施方式中,晶体管Ql 和晶体管Q2具有在相应漏极的浮动电压,其中电压取决于到电压-电流转换器级510的电 流输入。为了保持电压-转换器级510和电流缩放级520的结的低阻抗,跨导器网络500 具有从电流缩放级520到电压-转换器级510的反馈路径522和反馈路径524,其中,反馈 路径522经由耦合晶体管Ql的漏极的节点ql耦合电流缩放级520与电压-转换器级510, 以及反馈路径524通过耦合晶体管Q2的漏极的节点q2耦合电流缩放级520和电压-转换 器级510。
[0039] 电压-电流转换器级510设置电流比用于通过跨导器网络500接收到的输入信 号。例如,电压 -电流转换器级510親合加法器116的输出和积分器112的输出,以使得电 压-电流转换器级510接收积分差信号132 (模拟信号Y)和积分差值信号124 (模拟积分 差值信号XI),并设置积分差值信号132和积分差值信号124之间的比值。在所描绘的实施 例中,电压-电流转换器级510包括电阻器阵列530,其从加法器116经由差分输入(输入 ini和输入ipl)接收积分差值信号132 (模拟信号Y),以及经由差分输入(输入in2和输 入ip2)从积分器112接收积分差分信号124。电阻阵列530产生表不积分差信号132和积 分差分信号124的电流比的电流信号,诸如电流信号Iciutp和电流信号I 。在所描绘的实 施方式中,电阻阵列530包括将积分差值信号132转换成电流信号iR1的电阻器R1,积分差 值信号132转换成电流信号iR2的电阻R2,将积分差值信号124转换成电流信号i R3的电阻 器R3,以及将积分差分信号124转换为电流信号iR4的电阻器R4。因此,电流信号I _表不 根据由电阻器Rl和电阻器R3设定的电流比电流信号iR1结合电流信号i R3。电流信号1。_ 表示根据由电阻R2和电阻R4设定的电流比电流信号iR2结合电流信号i R4。为了促进所描 绘的实施例,电阻器RU电阻器R2、电阻器R3和电阻器R4具有固定值,使得电阻器阵列530 具有固定的等价电阻(R nciteh)和输入信号之间的固定电流比(这里,积分差信号132和积分 差值信号124)。根据跨导器网络500及其相关的Λ -Σ调制器的设计考虑,任何电阻值被 考虑用于电阻Rl、电阻R2、电阻器R3以及电阻R4。在各种实施方式中,电阻器Rl和电阻 器R2具有相同的值,并且电阻器R3和电阻器R4具有相同的值。在各种实施方式中,电阻 器Rl和电阻器R2具有与电阻器R3和电阻器R4不同的值。
[0040] 电流缩放级520根据缩放因子缩放从电压-电流转换器级510接收的电流信号k, 其中所述缩放电流信号模拟积分差值信号126。缩放电流信号提供反馈系数-g到环路滤波 器Δ-Σ调制器400,特别是加法器110。在所描绘的实施例中,电流缩放级520调整电流 信号1。_以提供缩放的电流信号IS。_和电流信号I。_,以提供缩放的电流信号IS ciutn。由 于通过电流缩放级520接收的输入信号将基于输入信号102的频率而变化,比例因子k可 被调节以改变缩放电流信号11_和缩放电流信号IS ciutn,用于实现所需的环路滤波器系数。 例如,在各种实施方式中,缩放因子k可被调节以改变缩放电流信号ISoutp和缩放电流信 号ISoutn以实现所需的反馈系数-g,用于放置陷波频率在Λ - Σ调制器400的噪声传递函 数中,在大约输入信号102的频率。缩放因子k可连续调节输入信号102变化的频率,以使 得NTF零点连续在运行期间最佳地放置。
[0041] 电流缩放级520包括具有粗调相关步数M的粗调机构540和具有微调相关步数N 的微调机构550,其中,缩放因子k可以表示为:
[0042]
[0043] 在操作中,在所描绘的实施例中,粗调步骤M为电流信号Iciutp和电流信号I _设定 电流缩放比,而微调间隔N优化比例因子k以达到特定的陷波频率的位置。微调步骤N设 置独立于由粗调步骤定义的电流缩放比率。在各种实施方式中,数字控制位设置粗调步骤 M和微调步骤N。在图5中,跨导器网络500的等效跨导(GM)是通过设置缩放因子k变化, 它设置反馈系数_g以达到用来放置陷波频率的预期的环路滤波器系数。例如,跨导器网络 500的等效跨导可表示:
[0044]
[0045] 因为,如上所述,电阻阵列530的等效电阻Rnciteh是固定的,变化的比例因子k改变 等效跨导,其基本上在大范围内改变等效电阻R nciteh,而不需要调整电阻阵列530Δ-Σ的电 阻值。调制器400可以因此在大范围上动态调谐环路,在各种实施方式中,通过实施跨导器 网络500而在大的频率范围设置陷波频率。在各种实施方式中,其中输入信号102具有约 50千赫至约200千赫的范围内的频率,Δ-Σ调制器400将需要在反馈路径410中实现约 0. 34兆欧至约3. 7兆欧姆的等效电阻,以产生所希望的反馈系数-g,用于放置陷波频率在 这样的频率。在各种实施方式中,通过改变缩放因子k,跨导体网络500可以实现这样的等 效电阻,例如从约0. 2兆欧到约5兆欧。
[0046] 粗调机构540可包括
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