使用强制和校正减少三角积分调制器误差的系统和方法与流程

本发明大体上涉及三角积分调制器和转换器，且更具体地说，涉及通过注入补偿信号以施加具有校正的强制状态来减少三角积分误差的系统和方法。

背景技术：

1、三角积分(δ∑)调制器，包括δ∑模数转换器(adc)，是一类重要的数据调制器，其广泛用于低至中等带宽和中等至高分辨率应用领域，例如音频编解码器、移动应用的接收器前端、使用幅度调制(am)、频率调制(fm)或数字音频广播(dab)的窄带和宽带汽车无线电接收器以及频率调制连续波(fmcw)雷达前端。这些应用中的许多应用需要在整个信号频带内和任何信号条件下具有非常低的噪声密度和非常高的频谱纯度的adc。取决于应用和架构选择，adc的带宽要求可以在数量级上变化，从非常小(例如，音频编解码器为20千赫(khz))变化到相当大(例如，无混频器宽带fm雷达前端为110兆赫(mhz))，而噪声密度、线性度和无杂散动态范围(sfdr)类似。

2、为了实现高带宽和分辨率要求，δ∑调制器的时钟频率越来越高，接近千兆赫(ghz)范围，从而受益于先进技术制造方法的速度能力。随着新技术的发展，特征尺寸逐渐缩小，小型装置的闪烁噪声(或1/f噪声，其中“f”表示频率)比重越来越在热噪声中占主导地位。闪烁噪声导致δ∑调制器中的误差。

技术实现思路

1、根据一种实施方式，一种具有强制和校正的三角积分调制器包括：

2、输入模拟组合器，所述输入模拟组合器被配置成组合输入模拟信号与至少一个模拟反馈信号以提供调整后的输入信号；

3、环路滤波器电路，所述环路滤波器电路具有接收所述调整后的输入信号的输入且具有提供滤波后的模拟信号的输出；

4、模数转换器，所述模数转换器具有接收所述滤波后的模拟信号的输入且具有提供输出数字信号的输出；

5、强制电路，所述强制电路具有接收所述输出数字信号的输入且具有基于强制控制信号提供具有预定强制状态的强制后的数字信号的输出；

6、数字强制组合器，所述数字强制组合器被配置成从所述输出数字信号减去所述强制后的数字信号以提供数字误差信号；

7、第一数模转换器电路，所述第一数模转换器电路被配置成基于所述强制后的数字信号接收数字反馈信号并且提供所述至少一个模拟反馈信号；以及

8、强制校正电路，所述强制校正电路被配置成将所述数字误差信号转换成施加到所述环路滤波器电路的至少一个其它输入的至少一个模拟误差校正信号。

9、在一个或多个实施方式中，所述强制校正电路包括：

10、延迟电路，所述延迟电路具有被耦合成接收所述数字误差信号的输入且具有提供延迟后的数字误差信号的输出；以及

11、数字组合器，所述数字组合器被配置成组合所述延迟后的数字误差信号与所述强制后的数字信号以将所述数字反馈信号提供到所述第一数模转换器电路的输入。

12、在一个或多个实施方式中，所述强制校正电路包括：

13、延迟电路，所述延迟电路具有被耦合成接收所述数字误差信号的输入且具有提供延迟后的数字误差信号的输出；

14、其中所述第一数模转换器电路被配置成将所述强制后的数字信号转换成第一模拟反馈信号；以及

15、第二数模转换器电路，所述第二数模转换器电路被配置成将所述延迟后的数字误差信号转换成第二模拟反馈信号；

16、其中所述输入模拟组合器被配置成从输入模拟信号减去所述第一和第二模拟反馈信号以提供所述调整后的输入信号。

17、在一个或多个实施方式中，

18、所述环路滤波器电路包括：

19、积分器，所述积分器具有接收所述调整后的输入信号的输入且具有提供积分后的模拟信号的输出；

20、环路滤波器，所述环路滤波器具有接收所述积分后的模拟信号的输入且具有提供初步滤波后的模拟信号的输出；

21、增益电路，所述增益电路具有接收所述积分后的模拟信号的输入且具有提供放大后的模拟信号的输出；以及

22、输出模拟组合器，所述输出模拟组合器被配置成组合所述初步滤波后的模拟信号与所述放大后的模拟信号和第一模拟误差校正信号以提供模拟滤波后的信号；并且

23、其中所述强制校正电路包括第二数模转换器电路，所述第二数模转换器电路被配置成将所述数字误差信号转换成被提供到所述输出模拟组合器的所述第一模拟误差校正信号。

24、在一个或多个实施方式中，

25、所述环路滤波器电路另外包括中间模拟组合器，所述中间模拟组合器具有接收所述积分后的模拟信号的第一输入、具有接收第二模拟误差校正信号的第二输入，且具有提供调整后的中间模拟信号的输出，所述调整后的中间模拟信号替代地被提供到所述环路滤波器的所述输入；并且

26、其中所述强制校正电路另外包括第三数模转换器电路，所述第三数模转换器电路被配置成将所述数字误差信号转换成被提供到所述中间模拟组合器的所述第二输入的所述第二模拟误差校正信号。

27、在一个或多个实施方式中，所述强制校正电路另外包括：

28、延迟电路，所述延迟电路具有被耦合成接收所述数字误差信号的输入且具有提供延迟后的数字误差信号的输出；以及

29、数字组合器，所述数字组合器组合所述延迟后的数字误差信号与所述强制后的数字信号以提供所述数字反馈信号，所述数字反馈信号被提供到所述第一数模转换器电路的输入。

30、在一个或多个实施方式中，所述三角积分调制器另外包括：

31、数字噪声消除滤波器，所述数字噪声消除滤波器具有接收所述数字误差信号的输入且具有提供滤波后的数字误差信号的输出；以及

32、第二输出数字组合器，所述第二输出数字组合器被配置成组合所述滤波后的数字误差信号与所述输出数字信号以提供滤波后的输出数字信号。

33、在一个或多个实施方式中，所述第一数模转换器电路被配置成将所述强制后的数字信号转换成第一模拟反馈信号，并且其中所述强制校正电路另外包括：

34、延迟电路，所述延迟电路具有被耦合成接收所述数字误差信号的输入且具有提供延迟后的数字误差信号的输出；以及

35、第四数模转换器电路，所述第四数模转换器电路被配置成将所述延迟后的数字误差信号转换成第二模拟反馈信号；

36、其中所述输入模拟组合器被配置成从输入模拟信号减去所述第一和第二模拟反馈信号。

37、在一个或多个实施方式中，所述三角积分调制器另外包括：

38、数字噪声消除滤波器，所述数字噪声消除滤波器具有接收所述数字误差信号的输入且具有提供滤波后的数字误差信号的输出；以及

39、第二输出数字组合器，所述第二输出数字组合器被配置成组合所述滤波后的数字误差信号与所述输出数字信号以提供滤波后的输出数字信号。

40、在一个或多个实施方式中，

41、所述环路滤波器电路包括：

42、第一积分器，所述第一积分器具有接收所述调整后的输入信号的输入且具有提供积分后的模拟信号的输出；

43、中间模拟组合器，所述中间模拟组合器具有接收所述积分后的模拟信号的第一输入、具有接收误差校正信号的第二输入，且具有提供调整后的积分后模拟信号的输出；

44、环路滤波器，所述环路滤波器具有接收所述调整后的积分后模拟信号的输入且具有提供初步滤波后的模拟信号的输出；

45、增益电路，所述增益电路具有接收所述积分后的模拟信号的输入且具有提供放大后的模拟信号的输出；以及

46、输出模拟组合器，所述输出模拟组合器被配置成组合所述初步滤波后的模拟信号与所述放大后的模拟信号和第一模拟误差信号以提供模拟滤波后的信号；并且

47、其中所述强制校正电路包括：

48、延迟电路，所述延迟电路具有被耦合成接收所述数字误差信号的输入且具有提供延迟后的数字误差信号的输出；

49、数字组合器，所述数字组合器组合所述延迟后的数字误差信号与所述强制后的数字信号以提供所述数字反馈信号，所述数字反馈信号被提供到所述第一数模转换器电路；

50、第二数模转换器电路，所述第二数模转换器电路被配置成将所述数字误差信号转换成第一模拟误差信号；

51、第三数模转换器电路，所述第三数模转换器电路被配置成将所述延迟后的数字误差信号转换成第二模拟误差信号；

52、校正模拟组合器，所述校正模拟组合器组合所述第一和第二模拟误差校正信号以提供校正反馈信号；以及

53、第二积分器，所述第二积分器被配置成与所述第一积分器基本上相同，具有接收所述校正反馈信号的输入且具有提供所述误差校正信号的输出。

54、在一个或多个实施方式中，所述环路滤波器电路另外包括斩波器电路，所述斩波器电路被配置成基于在斩波频率下操作的斩波信号来对所述环路滤波器电路的模拟信号进行斩波。

55、在一个或多个实施方式中，所述强制控制信号在所述斩波频率下操作。

56、在一个或多个实施方式中，所述强制控制信号由基于所述输出数字信号的数字算法控制。

57、根据另一种实施方式，一种使用强制和校正减少三角积分调制器误差的方法包括：

58、组合输入模拟信号与至少一个模拟反馈信号以提供调整后的输入信号；

59、对所述调整后的输入信号进行环路滤波并提供滤波后的模拟信号；

60、将所述滤波后的模拟信号转换成输出数字信号；

61、基于强制控制信号将所述输出数字信号强制到预定的强制状态以提供强制后的数字信号；

62、从所述输出数字信号减去所述强制后的数字信号以提供数字误差信号；

63、基于所述强制后的数字信号转换数字反馈信号以提供所述至少一个模拟反馈信号；

64、将所述数字误差信号转换成至少一个模拟误差校正信号；以及通过将所述至少一个模拟误差校正信号施加到所述环路滤波来校正所述输出数字信号。

65、在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括：

66、延迟所述数字误差信号以提供延迟后的数字误差信号；以及

67、组合所述延迟后的数字误差信号与所述强制后的数字信号以提供所述数字反馈信号。

68、在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括：

69、延迟所述数字误差信号以提供延迟后的数字误差信号；

70、其中所述基于所述强制后的数字信号转换数字反馈信号包括将所述强制后的数字信号转换成第一模拟反馈信号；

71、将所述延迟后的数字误差信号转换成第二模拟反馈信号；并且

72、其中所述组合包括从输入模拟信号减去所述第一和第二模拟反馈信号以提供所述调整后的输入信号。

73、在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括：

74、对所述调整后的输入信号进行积分并提供积分后的模拟信号；

75、对所述积分后的模拟信号进行滤波并提供初步滤波后的模拟信号；

76、放大所述积分后的模拟信号并提供放大后的模拟信号；

77、组合所述初步滤波后的模拟信号与所述放大后的模拟信号和第一模拟误差校正信号以提供模拟滤波后的信号；以及

78、将所述数字误差信号转换成所述第一模拟误差校正信号。

79、在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括：

80、所述环路滤波包括组合所述积分后的模拟信号和第二模拟误差校正信号并提供调整后的中间模拟信号；

81、所述滤波包括替代地对所述积分后的模拟信号进行滤波以提供初步滤波后的模拟信号；以及

82、将所述数字误差信号转换成所述第二模拟误差校正信号。

83、在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括：

84、延迟所述数字误差信号以提供延迟后的数字误差信号；以及

85、组合所述延迟后的数字误差信号与所述强制后的数字信号以提供所述数字反馈信号。

86、在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括：

87、将所述强制后的数字信号转换成第一模拟反馈信号；

88、延迟所述数字误差信号以提供延迟后的数字误差信号；

89、将所述延迟后的数字误差信号转换成第二模拟反馈信号；以及从输入模拟信号减去所述第一和第二模拟反馈信号以提供所述调整后的输入信号。