专利名称：自适应高阶数/模转换的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及电子学，且更具体地说，涉及用于执行数/模转换的技术。
背景技术：
数/模转换器(DAC)为接收数字信号且输出模拟信号的电路。DAC通常用于各种 电子装置中以在数字电路与模拟电路之间提供接口。举例来说，例如蜂窝式电话等无线通 信装置可包括一个或一个以上DAC以与发射器、音频输出电路、视频输出电路等介接。通常结合例如用以对来自DAC的模拟信号进行滤波的重构滤波器等模拟电路来 使用DAC。模拟电路可能相对较复杂，且可增加使用所述DAC的电子装置的复杂性及成本。 需要使用简单的模拟电路来执行数/模转换以便降低复杂性及成本。
发明内容
本文描述用于使用一阶或较高阶保持来执行数/模转换的技术。所述技术利用简 单的模拟电路用于信号重构，且采用反馈控制技术来改进模拟电路的低频率行为且实现良 好性能。在一种设计中，数/模转换电路包括逆模型电路、反馈电路、零阶保持(Z0H)电路 及模拟电路。所述逆模型电路处理数字输入信号且提供第一数字信号。所述反馈电路接收 所述第一数字信号及来自所述模拟电路的模拟输出信号，执行低频率噪声滤波，且提供第 二数字信号。所述Z0H电路使用零阶保持将所述第二数字信号从数字转换为模拟，且提供 用于所述模拟电路的模拟输入信号。所述模拟电路对所述模拟输入信号进行操作，且提供 模拟输出信号。所述模拟电路可为具有一个或一个以上极点的简单电路。在一种设计中，所述反馈电路包括模型电路、第一及第二加法器、环路滤波器及模 /数转换器(ADC)。所述模型电路基于传递函数M(s)对所述第一数字信号进行操作且提供 模型输出信号。ADC数字化所述模拟输出信号且提供数字化输出信号。第一加法器从所述 模型输出信号中减去数字化输出信号，且提供误差信号。环路滤波器对所述误差信号进行 滤波且提供经滤波信号。第二加法器对所述经滤波信号与所述第一数字信号求和且提供所 述第二数字信号。所述反馈电路执行噪声滤波以便在最少地影响所述第一数字信号的同时 改进所述模拟电路的低频率行为。所述模型电路的传递函数M(s)可基于模拟电路的传递函数G(s)及Z0H电路的传 递函数Z(s)而自适应地确定。适应电路可估计所述模拟电路的至少一个参数(例如，极点 频率及增益)。所述模型电路的传递函数M(s)接着可基于所述所估计的参数而实施。逆模 型电路可具有传递函数『(s)，其为模型电路的传递函数M (s)的逆反形式。下文进一步详细描述本发明的各种方面及特征。
图1A展示常规数/模转换。
图IB展示数字输入信号及模拟输入信号。图1C展示所述模拟输入信号的频谱响应。图2展示使用一阶保持的数/模转换。图3展示使用一阶或较高阶保持及负反馈的数/模转换电路的设计。图4展示所述数/模转换电路内的反馈电路。图5展示所述数/模转换电路的模型参考系统。图6展示所述反馈电路内的模型电路。图7展示使用一阶或较高阶保持及负反馈的数/模转换电路的另一设计。图8展示使用一阶保持的模拟输出信号。图9展示用于执行数/模转换的过程。图10展示用于数/模转换的反馈处理的过程。图11展示无线通信装置的框图。
具体实施例方式图1A展示以常规方式执行数/模转换的装置100的框图。在装置100内，数字电 路110接收并处理数字数据，且提供数字输入信号d(n)，其中n为样本索引。DAC 120使用 零阶保持将所述数字输入信号从数字转换为模拟，且提供模拟输入信号对0 ,其中t为连续 时间的变量。重构滤波器130对所述模拟输入信号进行滤波且提供模拟输出信号只？)。滤 波器130可执行各种功能，例如由数/模转换引起的图像衰减、对归因于零阶保持的频率响 应下降的补偿等。图1B展示图1A中的数字输入信号d(n)及模拟输入信号对0的时序图。数字输入 信号在离散时刻ni、n2等处含有数字值。DAC 120通过输出并保持每一数字值持续取样周 期T的整个持续时间来产生模拟输入信号好0。所述模拟输入信号在每一取样时刻改变到 所述取样时刻的新数字值。图1C展示时域阶梯函数的归因于零阶保持的频率响应Z(f)。由DAC 120进行的 零阶保持导致具有正弦(x)/x形状的频率响应Z(f)，其中空值的位置由取样周期T确定。 所述模拟输入信号⑴包括在原点处的所要信号分量150(其通过所述下降而经滤波)以及 在1/T的倍数处的图像160 (其通过正弦(x)/x陷波而经滤波)。为了简单起见，图1C中仅 展示处于正频率的分量。重构滤波器130可尝试衰减高于1/T的频率处的图像。重构滤波 器130还可尝试补偿通带中归因于正弦(x)/x响应的下降。重构滤波器130的复杂性可取 决于各种因素，例如信号带宽、取样速率、图像的所要衰减量、所要通带响应等。相对复杂的 重构滤波器可用以满足适用需求，但可增加装置100的复杂性及成本。需要使用简单的模拟电路在获得良好性能的同时执行数/模转换。这可通过使用 一阶或较高阶保持来执行数/模转换而实现。一般来说，本文所述的技术可用于高于零阶 保持的任何阶。为了清晰起见，下文针对一阶保持(F0H)描述所述技术的某些方面。图2展示使用一阶保持执行数/模转换的装置200的设计的框图。在装置200内， 数字电路210接收并处理数字数据，且将数字输入信号d(n)提供到数/模转换电路220。 在转换电路220内，微分器230对数字输入信号进行微分运算且提供微分信号。Z0H电路 240使用零阶保持将所述微分信号从数字转换为模拟，且提供模拟输入信号。积分器250对所述模拟输入信号进行积分运算，且提供模拟输出信号y (t)
转换电路220的总传递函数H(s)可表达为 H (^)=
L-z"1
T
微分器
其中S = jco，CO为以弧度为单位的频率，且z—1指示一个取样周期的延迟。
1-严
如等式(1)中所示，零阶保持具有传递函数」
-般来说，L阶保持具有传递
.1-严、L+1
函数^^ ,其中L彡0。等式(1)指示一阶保持可使用图2中所示的微分器230、Z0H
5T
J
电路240及积分器250的组合来实现。数/模转换电路220可能由于若干原因而难以实施或实施起来不切实际。第一， 理想/纯积分器通常为不可实现的，但可通过在低频率处具有极点的电路来近似。第二，积 分器与具有极点的电路两者易受可能严重降级模拟输出信号的质量的低频率噪声、漂移及 干扰。在一方面中，数/模转换电路包括具有一个或一个以上极点的简单模拟电路及用 以改进所述模拟电路的低频率行为的数字反馈电路。所述转换电路可使用一阶或较高阶保 持来执行数/模转换，且可较平滑地重构所述模拟输出信号。所述一阶或较高阶保持可通 过使用反馈控制技术导引来自模拟电路的模拟输出信号而实现。图3展示使用一阶或较高阶保持及负反馈的数/模转换电路300的设计的框图。 在转换电路300内，逆模型电路310如以下描述接收并处理数字输入信号d (n)，且提供第一 数字信号f (n)。反馈电路330接收所述第一数字信号及模拟输出信号y(t)，且产生提供所 要模拟输出信号的第二数字信号s (n)。Z0H电路360使用零阶保持将所述第二数字信号从 数字转换为模拟，且提供模拟输入信号x(t)。模拟电路370对所述模拟输入信号进行操作， 且提供模拟输出信号y(t)。模拟电路370可近似于具有单一极点的积分器，或可实施具有 多个极点的较高阶滤波器。反馈电路330执行若干功能。第一，反馈电路330尝试改进模拟电路370的低频 率行为。第二，反馈电路330尝试传递所述第一数字信号的信号成分。反馈电路330、Z0H 电路360及模拟电路370 (所述电路形成模型参考系统320)的组合传递函数可经设计以紧 密匹配Z0H电路360及模拟电路370的组合传递函数。逆模型电路310可具有为模型参考 系统320的传递函数的逆反形式的传递函数，使得转换电路300的总响应在宽带宽上为平 坦的。图4展示模型参考系统320a及反馈电路330a的框图，所述模型参考系统320a及 反馈电路330a为图3中的模型参考系统320及反馈电路330的一种设计。为了简单起见， 图4展示各种电路的在s域中的传递函数，所述s域通常用于模拟电路及连续时间中的信 号。反馈电路330a接收所述第一数字信号f(n)及所述模拟输出信号y (t)，且产生所述第 二数字信号s(n)。在反馈电路330a内，模型电路340接收所述第一数字信号f (n)且提供模型输出 信号u(n)。ADC 380接收并数字化所述模拟输出信号y(t)，且提供数字化输出信号v(n)。加法器342从所述模型输出信号中减去数字化输出信号，且提供误差信号e (n)。环路滤波 器350对所述误差信号进行滤波且提供经滤波信号。加法器352对经滤波信号及第一数字 信号求和，且提供所述第二数字信号s (n)。反馈电路330a、Z0H电路360及模拟电路370形成模型参考自适应控制系统，且可 使用自适应控制技术来分析。环路滤波器350确定所述自适应控制系统的噪声滤波及环路 动态。在一种设计中，环路滤波器350的传递函数F(s)可表达为，等式⑵ s + p其中p为环路滤波器的极点的频率。传递函数F(s)确定由加法器342及352、环路滤波器350、Z0H电路360、模拟电路 370及ADC 380形成的环路332的闭合环路带宽。环路滤波器350的窄带宽可提供较多噪 声滤波但较慢瞬态响应。相反，环路滤波器350的较宽带宽可提供较少噪声滤波但较快瞬 态响应。环路滤波器350的带宽可经选择以实现所要噪声滤波及环路动态。反馈电路330a实施两点或双端口调制以便实现模拟输出信号的宽带调制。在反 馈电路330a内，第一数字信号f (n)被提供到高通调制路径及低通调制路径两者。在高通 调制路径中，所述第一数字信号从反馈电路330a的输入直接提供到加法器352。在低通调 制路径中，所述第一数字信号经由模型电路340、加法器342及环路滤波器350提供到加法 器352。所述低通调制路径的带宽由模型电路340及环路滤波器350确定，且可为相对较 窄。通过经由分离的高通及低通调制路径施加所述第一数字信号，所述自适应控制系统可 提供具有比自适应控制系统的闭合环路带宽宽的信号带宽的第二数字信号。模型电路340具有s域中的传递函数M(s)，Z0H电路360具有s域中的传递函数 Z(s)，且模拟电路370具有s域中的传递函数G(s)。模型电路340的传递函数可经界定以 匹配Z0H电路360及模拟电路370的组合传递函数，如下M(s) = Z(s) G(s)。 等式(3)如果等式(3)经实现，则反馈电路330a、Z0H电路360及模拟电路370的组合传递 函数将等于Z(s) -G(s)0在此情况下，反馈电路330a可在最少地影响总传递函数的同时改 进模拟电路370的低频率行为。图5展示模型参考控制系统520的框图，所述模型参考控制系统520为图3中的模 型参考系统320的模型。为简单起见，从系统520省略图4中的Z0H电路360及ADC 380。 在系统520中，模型电路540、加法器542、环路滤波器550及加法器552分别以与图4中的 模型电路340、加法器342、环路滤波器350及加法器352相同的方式耦合。模拟电路570 直接耦合到加法器552的输出。对于一阶保持，模拟电路570的传递函数G(s)及模型电路540的传递函数M(s) 可表达为G⑷=丄，及 等式⑷
s + aM⑷=~^，等式(5)
m其中a为模拟电路570的极点的频率，
b为模拟电路570的增益，affl为模型电路540的极点的频率，且bm为模型电路540的增益。等式⑷中的传递函数G(s)可使用与电阻器(R)及电容器(C)并联的电流源、无 源RC滤波器、开关电容滤波器等来实施。极点频率a可由电阻器及电容器的值来确定。增 益b可取决于驱动电阻器及电容器的电流源及/或其它有源电路的增益。在模型参考控制系统520中，模拟电路570为待控制的对象(plant)。术语“对 象”在控制系统内通常用于其输出将通过施加适当输入而控制的块。对于模型参考控制系 统520，对象(其为具有等式(4)中的传递函数G(s)的模拟电路570)经激励以遵循模型 (其为具有等式(5)中的传递函数M(s)的模型电路540)。如果模型电路540的极点频率 affl及增益bm匹配模拟电路570的极点频率a及增益b，则系统520的总传递函数与模型电 路540的传递函数相同。模拟电路570的极点频率及增益可经设定为所要值。然而，归因于组件容差及/ 或其它因素，模拟电路570的极点频率及增益可能不同于所要值及/或可能为并非已知的。 在此情况下，模拟电路570的极点频率及增益可经自适应地确定。图6展示模型电路540a的框图，所述模型电路540a为图5中的模型电路540的 一种设计。在此设计中，模型电路540a自适应地估计模拟电路570的参数a及b，且将所估 计的参数am及bm应用于其传递函数M(s)。在模型电路540a内，加法器612接收乘法器626的输出且从所述第一数字信号 f(n)减去乘法器626的所述输出。累加器614累加加法器612的输出且提供累加信号k(n)。 乘法器616使累加信号与来自电路634的bm相乘且提供模型输出信号u (n)。乘法器622使累加信号k (n)与来自加法器542的误差信号e (n)相乘。电路624 使用增益gl来按比例缩放乘法器622的输出，累加经按比例缩放的结果，且提供am，affl为模 拟电路570的极点频率a的估计。乘法器626使累加信号k(n)与am相乘且将其输出提供 到加法器612。乘法器632使第一数字信号f(n)与误差信号e(n)相乘。电路634使用增益-g2 来按比例缩放乘法器632的输出，累加经按比例缩放的结果，且提供bm，bm为模拟电路570 的增益b的估计。电路624的增益gl确定参数am的适应率，且电路634的增益&确定参数bm的适 应率。可选择增益&及&以分别实现am及bm的所要适应率。一旦适应已收敛，am便应 紧密匹配a，且bm便应紧密匹配b。模型电路540a接着将实施等式(5)中所示的传递函数 M(s)。 图6展示自适应地估计模拟电路570的参数且将所估计的参数应用于模型电路 540的一种设计。还可以其它方式来估计模拟电路570的参数。图7展示使用一阶或较高阶保持及负反馈的数/模转换电路700的设计的框图。 转换电路700包括逆模型电路710、反馈电路730、Z0H电路760及模拟电路770，其分别以 与图3中的逆模型电路310、反馈电路330、Z0H电路360及模拟电路370相同的方式耦合。在图7所示的设计中，反馈电路730包括模型电路740、加法器742、环路滤波器 750、加法器752及ADC 780，其分别以与图4中的模型电路340、加法器342、环路滤波器350、加法器352及ADC 380相同的方式耦合。反馈电路730进一步包括适应电路790，适应 电路790可接收第一数字信号f (n)、误差信号e (n)、第二数字信号s (n)及/或数字化输出 信号v (n)。适应电路790可估计Z0H电路760的传递函数Z (s)及/或模拟电路770的传递 函数G(s)的参数。模型电路740的传递函数M(s)可基于所估计的参数来界定，以匹配Z0H 电路760及模拟电路770的组合传递函数Z (s) -G (s)。对于一阶保持，适应电路790可如图 6中所示来实施。对于较高阶保持，适应电路790可使用Y 兰道(Landau，Y. D.)在“自
适应控制-模型参考方法(Adaptive Control, The Model Reference Approach) ”(马
塞尔 德克尔有限公司(Marcel Dekker, Inc.)，1979年)中描述的反馈控制技术来实施。 逆模型电路710具有传递函数M—Vs)，其为模型电路740的传递函数M(s)的逆反形式。
数/模转换电路700可实施一阶或较高阶保持。对于真正L阶保持，对象包括级 联耦合的L个积分器，其中L可为一或更大。这L个积分器可经近似为在充分高的频率处 具有L个极点。对于L阶保持，模拟电路770可包括L个极点以近似于L个积分器。作为 实例，对于二阶保持，模拟电路770可包括两个极点，且可具有以下传递函数 G(5)=
其中 及a2为两个极点的频率，且
及b2为与两个极点相关联的增益。 对于任何给定阶L，模型电路740可具有Z0H电路760及模拟电路770的组合传递函数。为了清晰起见，图5及图6省略了图4中的Z0H电路360及ADC 380。此外，图4 到图7展示各种电路的在s域中的传递函数，所述s域通常用于模拟电路及连续时间中的 信号。在实际实施方案中，仅模拟电路以及Z0H电路及ADC的部分为模拟/连续的，且剩余 电路为数字/离散时间。因此，Z0H电路及ADC左方的所有电路可使用数字电路来实施。由于模型电路是以离散时间数字地实施，所以模拟电路可仅在对应于取样时刻的 离散时刻处受控。在取样时刻之间，所述模拟输出信号y(t)取决于模拟电路的连续时间响 应。Z0H电路接收第二数字信号s(n)且针对第二数字信号中的每一样本向模拟电路提供阶 梯响应，例如，如图1B中所示。取样时刻之间的模拟输出信号是由模拟电路的阶梯响应来 确定的。对于一阶保持，具有等式(4)中所示的单极点传递函数G(s)的模拟电路的阶梯响 应g(t)可表达为
，等式(7)其中“！ ”指示阶乘。在等式(7)中，b/a为DC处的增益且为比例因子。阶梯响应可使用等式(7)中的 第二个等号右边的具有不同阶的一系列项来近似。第一项a* t为具有斜率a的直线。后 续项可视为所述直线的误差。如果极点频率比取样频率低很多，或a<< 1/T，则g(t)在样 本之间几乎为线性的。举例来说，极点频率可为约数千赫(KHz)，而取样频率可为约数兆赫(MHz)。如果极点频率a相对较低，则模拟输出信号将为样本的近分段线性内插，且数/模 转换电路将接近一阶保持。图8展示使用一阶保持的数/模转换电路300或700中的来自Z0H电路的模拟输 入信号x(t)及来自模拟电路的模拟输出信号y(t)的时序图。模拟输入信号x(t)是使用 虚线来展示且在每一取样时刻！^、 等处具有阶梯响应。模拟输出信号y(t)归因于等式 (4)中所示的单极点传递函数G(s)而在取样时刻之间近似线性地变化。实际上，图8中的 F0H响应将被延迟达至少一个样本以允许用于必要处理的时间。图9展示用于基于本文所述的技术来执行数/模转换的过程900的设计。可使用 逆模型电路来处理数字输入信号以获得第一数字信号(框912)。可使用反馈电路来处理 第一数字信号及来自模拟电路的模拟输出信号以获得第二数字信号(框914)。可使用零 阶保持将第二数字信号从数字转换为模拟以获得用于模拟电路的模拟输入信号(框916)。 可使模拟输入信号通过模拟电路以获得所述模拟输出信号(框918)。所述模拟电路可包含一个或一个以上极点。对于一阶保持，模拟电路可具有等式 (4)中所示的传递函数。对于二阶保持，模拟电路可具有等式(6)中所示的传递函数。模拟 电路的每一极点的频率可比第一数字信号的取样频率低得多(例如，低至少十倍)。图10展示图9中的框914的设计。可使用模型电路来处理第一数字信号以获得 模型输出信号(框1012)。可使用ADC来数字化模拟输出信号以获得数字化输出信号(框 1014)。可从模型输出信号中减去所述数字化输出信号以获得误差信号(框1016)。可使用 环路滤波器来对误差信号进行滤波以获得经滤波信号(框1018)。可将经滤波信号与第一 数字信号求和以获得第二数字信号(框1020)。模型电路可具有基于Z0H电路及模拟电路的传递函数而确定的传递函数。适应电 路可估计模拟电路的至少一个参数，且模型电路的传递函数可基于所述所估计的参数来实 施。举例来说，适应电路可估计模拟电路的极点频率及增益，且模型电路的传递函数可基于 所估计的极点频率及增益来实施。环路滤波器可执行噪声滤波，且可具有比第一数字信号 的带宽小得多的带宽。在图4到图7中所示的设计中，主要噪声源为来自模拟电路的闪烁噪声及白噪声 以及来自反馈路径中的ADC的反馈噪声。白噪声大部分在环路带宽外且因此未被控制或减 轻。模拟电路可经设计以实现可接受等级的白噪声。闪烁噪声主要处于低频率下，且可在 环路带宽充分高的情况下受环路抑制。环路的最小带宽可取决于(例如，大于)闪烁噪声 的转角频率。环路的最大带宽可取决于由反馈路径中的ADC注入的噪声。环路带宽可基于 待抑制的闪烁噪声量(具有较大环路带宽为较佳的)与待抑制的反馈噪声量(具有较小环 路带宽为较佳的)之间的折衷来选择。噪声整形转换器可用于反馈路径中的ADC以便减轻反馈噪声。噪声整形转换器可 数字化模拟输出信号，使得量化噪声中的大部分被推到较高频率，例如被推到环路滤波器 的抑止频带中。如果本文所述的DAC用于正交上变频转换器的同相(I)及正交(Q)分支中 的每一者中且如果一阶西格玛-德耳塔(sigma-delta，E A)调制器用于每一 DAC的反馈 路径中，则误差向量量值(EVM)可表达为
其中q为I或Q信号的峰值与均方根(rms)比，N为来自每一E A调制器的位数目，且0SR为超取样率，其为取样频率除以两倍的信号带宽(即，此实例中的环路带宽)。举例来说，对于以码片速率的四倍来取样的宽带码分多址(WCDMA)信号，一位 一阶E A调制器可用于I及Q DAC中。在此情况下，对于50KHz的环路带宽，q 2，且 EVM 0.06%。此低EVM可为可忽略的。—般来说，环路可能够抵制具有小于环路带宽的转角频率的闪烁噪声。较高环路 带宽可用于对抗闪烁噪声的较高转角频率。然而，来自ADC的反馈噪声应低对应量以便避 免过多降级。本文所述的数/模转换电路可降低Z0H电路的动态范围要求。如图3及图7所 示，数/模转换电路可包括逆模型电路，其可为微分器的近似。在此情况下，提供到Z0H电 路的第二数字信号s(n)为数字输入信号d(n)的导数，且此导数为离散时间中的相邻样本 之间的差异。数字输入信号d(n)通常为平滑且超取样的，所以数字输入信号中的相邻样本 之间的峰值差异可能比数位输入信号本身的峰值小得多。因此，Z0H电路的输入动态范围 可减小。作为实例，对于WCDMA，一阶保持可将Z0H电路的输入动态范围减小两个或两个以 上位，且二阶保持可将输入动态范围减小四个或四个以上位。本文所述的数/模转换电路利用简单的模拟电路(例如，具有一个或一个以上极 点)，且使用样本数据控制技术来导引模拟电路的输出。一般来说，模拟电路的阶(且因此 复杂性)将确定模拟输出信号的重构的平滑性。在模拟电路之后可能需要或可能不需要重 构滤波器，且重构滤波器可取决于数/模转换电路的设计及输出信号要求而经简化。本文所述的数/模转换电路可提供若干优势。第一，模拟电路可相对较简单，例 如，单一极点。所述简单的模拟电路还可意味着电路参数(例如，极点频率a及增益b)可较 容易地识别且随后数字地校正。第二，取样速率可仅基于控制所述模拟电路的需要而非仅 通过数字图像的频率来确定。较低取样速率可用于数字输入信号，这可减少功率消耗。第 三，Z0H电路的输入动态范围可归因于在反馈电路之前的逆模型电路而得以减小。对于较高阶保持，上述优势在以反馈电路的较大复杂性为代价的情况下可能较 大。举例来说，较高阶保持可提供较平滑信号重构、Z0H电路的较低输入动态范围、较低取 样速率等。作为实例，对于使用二阶保持的WCDMA，取样速率可减小多达八倍，例如，从码片 速率的32倍(码片X32)减小到码片速率的四倍(码片X4)。本文所述的数/模转换电路可用于各种应用，例如通信、计算、网络连接、个人电 子装置等。举例来说，数/模转换电路可用于无线通信装置、蜂窝式电话、个人数字助理 (PDA)、手持式装置、游戏装置、计算装置、膝上型计算机、消费型电子装置、个人计算机、无 绳电话等。下文描述无线通信装置中的数/模转换电路的实例使用。图11展示用于无线通信系统的无线通信装置1100的设计的框图。无线装置1100 可为蜂窝式电话、终端、手持机、无线调制解调器等。无线通信系统可为Cdma2000系统、 WCDMA系统、全球移动通信系统(GSM)等。
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无线装置1100能够经由接收路径及发射路径来提供双向通信。在接收路径上，基 站(未图示)所发射的信号由天线1110接收且被提供到接收器1112。接收器1112调节所 接收信号，且将输入基带信号提供到区段1120内的ADC 1114。在发射路径上，DAC1116接 收待发射的数据且将输出基带信号提供到发射器1118。DAC 1116可使用本文所述的数/ 模转换电路来实施。发射器1118处理并调节基带输出信号且产生经调制信号，所述经调制 信号经由天线1110发射到基站。接收器1112及发射器1116可支持Cdma2000、WCDMA、GSM等。区段1120包括各种处理、接口及存储器单元，例如调制解调器处理器1122、精简 指令集计算机/数字信号处理器(RISC/DSP) 1124、控制器/处理器1126、存储器1128及输 入/输出(I/O)电路1130。调制解调器处理器1122可执行用于数据发射及接收的处理，例 如，编码、调制、解调、解码等。RISC/DSP 1124可执行用于无线装置1100的一般及专用处 理。控制器/处理器1126可指导区段1120内的各种单元的操作。存储器1128可存储用 于区段1120内的各种单元的数据及/或指令。I/O电路1130可经由DAC 1132与外部I/O 装置1140通信，DAC 1132可使用本文所述的数/模转换电路来实施。本文所述的数/模转换电路可通过各种手段来实施。举例来说，数/模转换电路 可以硬件、固件、软件或其组合来实施。对于硬件实施方案，数/模转换电路的各种电路可 实施于以下各项上集成电路(IC)、模拟IC、射频IC(RFIC)、混合信号IC、专用集成电路 (ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可 编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子装置、经设计以执行本文所 述的功能的其它电子单元、计算机或其组合。还可使用例如互补金属氧化物半导体(CMOS)、N沟道MOS (N-M0S)、P沟道 MOS(P-MOS)、双极结型晶体管出110、双极〔1 )5(8比1 )5)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)等各 种IC工艺技术来制造数/模转换电路。可使用执行本文中所描述的功能的固件及/或软件代码(例如，程序、函数、模块、 指令等)来实施数/模转换电路的某些部分。一般来说，可将任何有形地体现固件及/或软 件代码的计算机/处理器可读媒体用于实施本文中所描述的技术。举例来说，固件及/或软 件代码可存储于存储器(例如，图11的存储器1128)中，且由处理器(例如，处理器1126) 执行。存储器可实施于处理器内或处理器外部。固件及/或软件代码可存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体来传 输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体与通信媒体(包括有助于将计算机程序从一 个地方传送到另一个地方的任何媒体)两者。存储媒体可为可由计算机存取的任何可 用媒体。借助于实例而非限制，此类计算机可读媒体可包含随机存取存储器(RAM)、只读 存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、可编程只读存储器(PR0M)、电可擦除 PROM(EEPROM)、快闪(FLASH)存储器或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储 装置，或可用于以指令或数据结构的形式携载或存储所要程序代码且可由计算机存取的任 何其它媒体。而且，可适当地将任何连接称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电 缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波等无线技术从网站、 服务器或其它远程源传输软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电 及微波等无线技术包括于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘及光盘包括紧凑光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字通用光盘(DVD)、软性磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式 再现数据，而光盘通常通过激光以光学方式再现数据。上述各项的组合也应包括在计算机 可读媒体的范围内。 实施本文中所述的数/模转换电路的设备可为单独装置或可为较大装置的部分。 装置可为(i)单独IC、(ii)可包括用于存储数据及/或指令的存储器IC的一个或一个以 上ic的集合、(iii)例如RF接收器(RFR)或RF发射器/接收器(RTR)等RFIC、(iv)例如 移动台调制解调器(MSM)等ASIC、(v)可嵌入其它装置内的模块、(vi)接收器、蜂窝式电话、 无线装置、手持机或移动单元、(vii)等。 提供本发明的先前描述以使得所属领域的技术人员能够制造或使用本发明。所属 领域的技术人员将易于了解对本发明的各种修改，且在不脱离本发明的范围的情况下，本 文中定义的一般原理可应用于其它变型。因此，本发明并不希望限于本文中所描述的实例 及设计，而是应被赋予与本文所揭示的原理及新颖特征一致的最广范围。
权利要求
一种设备，其包含反馈电路，其经配置以接收来自模拟电路的模拟输出信号及第一数字信号，且提供第二数字信号；及零阶保持(ZOH)电路，其耦合到所述反馈电路且经配置以接收所述第二数字信号且提供用于所述模拟电路的模拟输入信号，所述反馈电路、所述ZOH电路及所述模拟电路使用一阶或较高阶保持来执行数/模转换。
2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含逆模型电路，其耦合到所述反馈电路且经配置以接收数字输入信号且提供所述第一数 字信号，所述逆模型电路具有基于所述ZOH电路及所述模拟电路的组合传递函数的逆反形 式而确定的传递函数。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述反馈电路经配置以基于所述模拟输出信号而 执行低频率噪声滤波。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述反馈电路包含模型电路，其具有基于所述模拟电路的传递函数而确定的传递函数。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述模型电路的所述传递函数是进一步基于所述 ZOH电路的传递函数而确定的。
6.根据权利要求4所述的设备，其中所述反馈电路进一步包含适应电路，其经配置以估计所述模拟电路的至少一个参数，且其中所述模型电路的所 述传递函数是基于所述至少一个所估计的参数。
7.根据权利要求4所述的设备，其中所述反馈电路进一步包含适应电路，其经配置以估计所述模拟电路的极点频率及增益，且其中所述模型电路的 所述传递函数是基于所述所估计的极点频率及增益。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述反馈电路包含模型电路，其经配置以接收所述第一数字信号且提供模型输出信号，第一加法器，其经配置以从所述模型输出信号中减去数字化输出信号且提供误差信号，环路滤波器，其经配置以对所述误差信号进行滤波且提供经滤波信号，及 第二加法器，其经配置以对所述经滤波信号及所述第一数字信号求和且提供所述第二 数字信号。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述环路滤波器经配置以使用比所述第一数字信 号的带宽小的带宽来执行噪声滤波。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述反馈电路进一步包含模/数转换器(ADC)，其经配置以数字化所述模拟输出信号且提供所述数字化输出信号。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述ADC包含噪声整形调制器。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述反馈电路包含 用于所述第一数字信号的高通调制路径，及用于所述第一数字信号的低通调制路径。
13.根据权利要求1所述的设备，其中所述模拟电路包含至少一个极点。
14.根据权利要求1所述的设备，其中所述模拟电路具有s域传递函数G(S) _ =丄s + a ,其中a为所述模拟电路的极点的频率，且b为所述模拟电路的增益。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述极点的所述频率比所述第一数字信号的取 样频率至少低十倍。
16.一种集成电路，其包含反馈电路，其经配置以接收来自模拟电路的模拟输出信号及第一数字信号，且提供第二数字信号；及零阶保持(ZOH)电路，其耦合到所述反馈电路且经配置以接收所述第二数字信号且提 供用于所述模拟电路的模拟输入信号，所述反馈电路、所述ZOH电路及所述模拟电路使用 一阶或较高阶保持来执行数/模转换。
17.根据权利要求16所述的集成电路，其进一步包含逆模型电路，其耦合到所述反馈电路且经配置以接收数字输入信号且提供所述第一数 字信号，所述逆模型电路具有基于所述ZOH电路及所述模拟电路的组合传递函数的逆反形 式而确定的传递函数。
18.根据权利要求16所述的集成电路，其中所述反馈电路包含 模型电路，其经配置以接收所述第一数字信号且提供模型输出信号，第一加法器，其经配置以从所述模型输出信号中减去数字化输出信号且提供误差信号，环路滤波器，其经配置以对所述误差信号进行滤波且提供经滤波信号，及 第二加法器，其经配置以对所述经滤波信号及所述第一数字信号求和且提供所述第二 数字信号。
19.一种使用一阶或较高阶保持来执行数/模转换的方法，其包含使用反馈电路来处理来自模拟电路的模拟输出信号及第一数字信号以获得第二数字 信号；使用零阶保持来将所述第二数字信号从数字转换为模拟以获得用于所述模拟电路的 模拟输入信号；及使所述模拟输入信号通过所述模拟电路以获得所述模拟输出信号。
20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含使用传递函数来处理数字输入信号以获得所述第一数字信号，所述传递函数是基于所 述零阶保持及所述模拟电路的组合传递函数的逆反形式而确定的。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述使用所述反馈电路来处理所述模拟输出信 号及所述第一数字信号包含使用模型电路来处理所述第一数字信号以获得模型输出信号， 从所述模型输出信号中减去数字化输出信号以获得误差信号， 使用环路滤波器来对所述误差信号进行滤波以获得经滤波信号，及 对所述经滤波信号及所述第一数字信号求和以获得所述第二数字信号。
22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包含估计所述模拟电路的至少一个参数；及基于所述至少一个所估计的参数来实施所述模型电路的传递函数。
23.根据权利要求21所述的方法，其进一步包含 估计所述模拟电路的极点频率及增益；及基于所述所估计的极点频率及增益来实施所述模型电路的传递函数。
24.一种用于使用一阶或较高阶保持来执行数/模转换的设备，其包含用于使用反馈电路来处理来自模拟电路的模拟输出信号及第一数字信号以获得第二 数字信号的装置；用于使用零阶保持来将所述第二数字信号从数字转换为模拟以获得用于所述模拟电 路的模拟输入信号的装置；及用于使所述模拟输入信号通过所述模拟电路以获得所述模拟输出信号的装置。
25.根据权利要求24所述的设备，其进一步包含用于使用传递函数来处理数字输入信号以获得所述第一数字信号的装置，所述传递函 数是基于所述零阶保持及所述模拟电路的组合传递函数的逆反形式而确定的。
26.根据权利要求24所述的设备，其中所述用于使用所述反馈电路来处理所述模拟输 出信号及所述第一数字信号的装置包含用于使用模型电路来处理所述第一数字信号以获得模型输出信号的装置， 用于从所述模型输出信号中减去数字化输出信号以获得误差信号的装置， 用于使用环路滤波器来对所述误差信号进行滤波以获得经滤波信号的装置，及 用于对所述经滤波信号及所述第一数字信号求和以获得所述第二数字信号的装置。
27.根据权利要求26所述的设备，其进一步包含 用于估计所述模拟电路的至少一个参数的装置；及用于基于所述至少一个所估计的参数来实施所述模型电路的传递函数的装置。
28.根据权利要求26所述的设备，其进一步包含 用于估计所述模拟电路的极点频率及增益的装置；及用于基于所述所估计的极点频率及增益来实施所述模型电路的传递函数的装置。
29.一种计算机程序产品，其包含 计算机可读媒体，其包含用于致使至少一个计算机使用模型电路来处理第一数字信号以获得模型输出信号的 代码；用于致使至少一个计算机从所述模型输出信号中减去数字化输出信号以获得误差信 号的代码；用于致使所述至少一个计算机使用环路滤波器来对所述误差信号进行滤波以获得经 滤波信号的代码；及用于致使所述至少一个计算机对所述经滤波信号及所述第一数字信号求和以获得第 二数字信号的代码，所述第二数字信号适合于用零阶保持及模拟电路从数字转换为模拟以 获得模拟输出信号。
30.根据权利要求29所述的计算机程序产品，所述计算机可读媒体进一步包含 用于致使所述至少一个计算机估计所述模拟电路的至少一个参数的代码；及用于致使所述至少一个计算机基于所述至少一个所估计的参数来实施所述模型电路 的传递函数的代码。
全文摘要
本发明描述用于使用一阶或较高阶保持来执行数/模转换的技术，所述技术将简单的模拟电路用于信号重构并采用反馈控制技术。在一种设计中，数/模转换电路包括逆模型电路、反馈电路、零阶保持(ZOH)电路及模拟电路。所述逆模型电路处理数字输入信号且提供第一数字信号。所述反馈电路接收所述第一数字信号及来自所述模拟电路的模拟输出信号，执行低频率噪声滤波，且提供第二数字信号。所述ZOH电路使用零阶保持来将所述第二数字信号从数字转换为模拟，且提供用于所述模拟电路的模拟输入信号。所述模拟电路对所述模拟输入信号进行操作，且提供所述模拟输出信号。所述模拟电路可为具有一个或一个以上极点的简单电路。
文档编号H03M3/04GK101933234SQ200980103831
公开日2010年12月29日 申请日期2009年2月6日 优先权日2008年2月6日
发明者加里·约翰·巴兰坦 申请人:高通股份有限公司