积分三角模拟数字转换器以及用来消除其闲置音调的方法与流程

本发明是关于积分三角(sigma delta)模拟数字转换器，特别是一种积分三角模拟数字转换器以及用来消除积分三角模拟数字转换器的闲置音调(idle tone)的方法。

背景技术：

1、积分三角(sigma delta)模拟数字转换器典型地是以超取样的方式操作，其中当输入信号极小或等于零时(例如输入信号的电压电平维持在一固定值的状况下)，积分三角模拟数字转换器的输出信号会呈现周期性而具有类似时脉信号的行为，但在超取样的操作下，频带外的信号典型地会被滤除。因此，在大部分的情况下，上述输出信号的周期性而衍生的单音信号并不会严重地影响最终的输出结果。

2、然而，当输入信号位在某个直流电平的区间时，上述单音信号则会落入信号频带内，使得积分三角模拟数字转换器无法或难以输出正确的信号，其中因为上述情况而出现在信号频带内的单音信号可被称为“闲置音调(idle tone)”。由于电路以及输入环境均会提供噪声，因此在实作上闲置音调出现的机会并不多。但近期由于蓝牙耳机市场的普及以及主动降噪需求的增加，在模拟数字转换器的规格诸如信号噪声比(signal-to-noiseratio,snr)要求越来越高的情况下，闲置音调出现的机会也越来越大。

3、相关技术虽然已提出了某些解决闲置音调的方案，但这些方案典型地需要通过大量的量测结果去决定所需的设定，而且在晶片制造过程中的参数偏移也让相关技术的做法面临困难。因此，需要一种新颖的方法，以在没有副作用或较不会带来副作用的情况下解决相关技术的问题。

技术实现思路

1、本发明的一目的在于提供一种积分三角(sigma-delta)模拟数字转换器以及用来消除积分三角模拟数字转换器的闲置音调(idle tone)的方法，以确保制造出的晶片在各种状况下都能妥善地避免闲置音调的出现。

2、本发明至少一实施例提供一种积分三角模拟数字转换器，其中该积分三角模拟数字转换器可包含一环路滤波器、一量化器、一加法器、以及一数字模拟转换器。该环路滤波器可用来对一模拟输入信号与一模拟反馈信号之间的差值进行滤波以产生一滤波后信号。该量化器是耦接至该环路滤波器，并且可用来依据该滤波后信号产生一数字输出信号。该加法器是耦接至该量化器，并且可用来将该数字输出信号加上一数字抖动(dithering)信号以产生一数字反馈信号。该数字模拟转换器是耦接至该环路滤波器，并且可用来依据该数字反馈信号产生该模拟反馈信号。

3、本发明至少一实施例提供一种用来消除积分三角模拟数字转换器的闲置音调的方法。该方法可包含：利用该积分三角模拟数字转换器的一环路滤波器对一模拟输入信号与一模拟反馈信号之间的差值进行滤波以产生一滤波后信号；利用该积分三角模拟数字转换器的一量化器依据该滤波后信号产生一数字输出信号；利用该积分三角模拟数字转换器的一加法器将该数字输出信号加上一数字抖动(dithering)信号以产生一数字反馈信号；以及利用该积分三角模拟数字转换器的一数字模拟转换器依据该数字反馈信号产生该模拟反馈信号。

4、本发明的实施例所提供的架构以及方法通过在数字域(digital domain)将抖动信号加入信号回路中，从而避免闲置音调的出现。尤其，在数字域进行信号处里能精确地控制抖动信号的能量大小以及频谱行为，因此能避免整体系统因为加入额外的信号所导致的问题(例如回路饱和、信号动态范围的缩小)。另外，本发明的实施例不会大幅地增加额外成本，因此本发明能在没有副作用或较不会带来副作用的情况下避免闲置音调的出现。

技术特征：

1.一种积分三角(sigma-delta)模拟数字转换器，包含：

2.根据权利要求1所述的积分三角模拟数字转换器，其中所述数字抖动信号在一信号频带内的功率低于所述数字抖动信号在所述信号频带外的功率。

3.根据权利要求1所述的积分三角模拟数字转换器，其中所述数字抖动信号包含在所述积分三角模拟数字转换器的信号频带以外的频带外(out-band)音调信号。

4.根据权利要求1所述的积分三角模拟数字转换器，其中所述量化器为一个n比特量化器，所述加法器为一个n比特加法器，以及n为一正整数。

5.根据权利要求4所述的积分三角模拟数字转换器，还包含：

6.一种用来消除一积分三角模拟数字转换器的闲置音调(idle tone)的方法，包含：

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述数字抖动信号在一信号频带内的功率低于所述数字抖动信号在所述信号频带外的功率。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述数字抖动信号包含在所述积分三角模拟数字转换器的信号频带以外的频带外(out-band)音调信号。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述量化器为一个n比特量化器，所述加法器为一个n比特加法器，以及n为一正整数。

10.根据权利要求9所述的方法，还包含：

技术总结
本发明提供一种积分三角模拟数字转换器以及用来消除其闲置音调的方法。该积分三角模拟数字转换器包含一环路滤波器、一量化器、一加法器以及一数字模拟转换器。该环路滤波器对一模拟输入信号与一模拟反馈信号之间的一差值进行滤波以产生一滤波后信号。该量化器耦接至该环路滤波器，并且依据该滤波后信号产生一数字输出信号。该加法器耦接至该量化器，并且将该数字输出信号加上一数字抖动信号以产生一数字反馈信号。该数字模拟转换器耦接至该环路滤波器，并且依据该数字反馈信号产生该模拟反馈信号。

技术研发人员：郭骏逸,陈文泽,吴宜璋
受保护的技术使用者：瑞昱半导体股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14