模数转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及模数转换器(ADC)，具体地(但是并非排它性地)涉及ADC，包括sigma-delta ADC，被配置为以低输出采样速率进行操作以便实现低功率抽取。
【背景技术】
[0002]Sigma-delta模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)可以被统称为sigma-delta转换器，广泛地应用于高精度的、低频带至中频带的应用。可以将Sigma-delta调制(SDM)用于将模拟信号编码为数字信号。使用误差反馈来实现所述转换，在所述误差反馈中，测量两个信号之间的差值并用于改善转换。
【发明内容】
[0003]根据本发明的第一方面，提供了一种模数转换器，包括:
[0004]输入端子，被配置为接收模拟输入信号；
[0005]输出端子，被配置为提供输出数字信号；
[0006]主加法器，具有加法输入、减法输入和加法输出，其中将所述加法输入与输入端子相连；
[0007]模拟滤波器，具有滤波器输入和滤波器输出，其中所述滤波器输入与加法输出相连；
[0008]量化器，具有量化器输入和量化器输出，其中所述量化器输入与滤波器输出相连；
[0009]数字积分器，具有数字积分器输入和数字积分器输出，其中所述数字积分器输出被配置为提供多比特输出信号，所述数字积分器输入与量化器输出相连，并且所述数字积分器输出与输出端子相连；以及
[0010]主反馈数模转换器，具有主反馈转换器输入和主反馈转换器输出，其中所述主反馈转换器输入与数字积分器输出相连，所述主反馈转换器输出与主加法器的减法输入相连。
[0011]可以认为ADC的正向(非反馈)分支包括模拟滤波器、量化器和数字积分器。将该正向分支拆分为模拟部分(包括滤波器)和数字部分(包括量化器和数字积分器)可以允许在保持稳定性的同时改善可缩放性。数字部分的参数可以随着采样速率缩放，因此，允许使用不同采样率而不需要重新配置。模拟部分在不同采样速率下可以是稳定的。对于ADC，有利地在不同频率下是稳定的，使得可以在不同应用中使用，例如，用于语言/语音频带处理(通常在SkHz左右操作)和高端音频应用(通常在48kHz左右操作)二者。
[0012]有利地，可以减少在这种ADC中对模拟电路的使用/数量。例如，ADC中的模拟电路可以是模拟滤波器(例如，一阶滤波器)，模拟滤波器之后是量化器。为了提供足够的分辨率(也就是说，低等级的量化噪声和高动态范围)，在ADC中包括数字积分器以及数字积分器之后的主反馈DAC (可以是多比特DAC)，以便用多比特增加电路的分辨率。整体ADC回路可以是二阶的。
[0013]数字积分器可以是多比特升/降计数器。
[0014]主反馈数模转换器可以被配置为从数字积分器输出接收多比特输出信号。
[0015]模数转换器还可以包括:数字sigma-delta调制器块，具有数字调制器输入和数字调制器输出。数字调制器输入可以与数字积分器输出相连，数字调制器输出可以与输出端子和主反馈转换器输入二者相连。
[0016]主反馈数模转换器可以是有限脉冲响应数模转换器(FIRDAC)。
[0017]使用数字sigma-delta调制器块和有限脉冲响应数模转换器可以允许具有足够分辨率的多等级反馈信号，也就是说，整体ADC可以满足所需的产品规格，具有足以提供可接受的低等级量化噪声和足够高的动态范围来进行实际使用的分辨率。
[0018]模数转换器可以包括:中间反馈数模转换器，具有中间反馈转换器输入和中间反馈转换器输出。中间反馈转换器输入可以与量化器输出相连。模数转换器还可以包括:中间加法器，具有第一中间加法输入、第二中间加法输入和中间加法输出。第一中间加法输入可以与主反馈转换器输出相连。第二中间加法输入可以与中间反馈转换器输出相连。中间加法输出可以与主加法器的减法输入相连。
[0019]在量化器的输出处的拆分/分支产生回路(包括模拟滤波器、量化器和中间反馈DAC)，所述回路可以是一阶回路。一阶回路在ADC中提供稳定性。ADC的其余数字部分(包括数字积分器、数字SDM块和主反馈DAC)可以为ADC提供较大的动态范围。
[0020]中间反馈数模转换器可以是I比特数模转换器。主反馈数模转换器可以是多比特数模转换器。
[0021]模数转换器还可以包括第一和第二数字sigma-delta调制器块。第一数字sigma-delta调制器块可以具有第一数字调制器输入和第一数字调制器输出。第一数字调制器输入可以与数字积分器输出相连，第一数字调制器输出可以与主反馈转换器输入相连。第二数字sigma-delta调制器块可以具有第二数字调制器输入和第二数字调制器输出。第二数字调制器输入可以与数字积分器输出相连，第二数字调制器输出可以与输出端子相连。
[0022]第一数字sigma-delta调制器块的阶次可以低于第二数字sigma-delta调制器块。例如，第一数字sigma-delta调制器块可以是三阶调制器块,第二数字sigma-delta调制器块可以是五阶调制器块。通过使用在反馈回路中连接的第二数字sigma-delta调制器块，输出采样速率可以低于所需的采样速率，以便实现低功率抽取，其中所述第二数字sigma-delta调制器块与输出端子相连并且阶次高于第一数字sigma-delta调制器块。
[0023]第一数字sigma-delta调制器块可以被配置为以过采样频率进行操作，所述过采样频率是高于第二数字sigma-delta调制器块被配置为进行操作的过采样频率。
[0024]较高的过采样比率可以导致在ADC输出处抽取器的较高功耗。通过使用具有较高采样频率的第一数字sigma-delta调制器块和具有较低采样频率的第二数字sigma-delta调制器块，可以将第一数字调制器输出和主加法器的减法输入之间的反馈回路运行在较高采样速率下，同时来自第二较高阶数字sigma-delta调制器块的第二数字调制器输出的输出过采样比率还可以是较低的过采样比率，以便降低抽取器的功耗。
[0025]根据本发明的第二方面，提供了一种sigma-delta模数转换器，包括:正向路径，在输入端子和输出端子之间；以及反馈路径，其中所述正向路径包括模拟滤波器和被配置为从模拟滤波器接收输出信号并提供多比特输出信号的数字元件。
[0026]数字元件可以包括多比特量化器。数字元件可以包括与数字积分器串联的量化器。
[0027]Sigma-delta模数转换器还可以包括数字sigma-delta调制器块，被配置为接收多比特输出信号，并向输出端子提供数字调制器输出信号。
【附图说明】
[0028]现参考附图示例性地描述实施例，在附图中:
[0029]图1示出了 ADC的电路图，所述ADC包括被配置为用作多比特量化器的多比特伺服 ADC ；
[0030]图2a示出了另一 ADC的电路图，所述ADC包括SDM和I比特中间DAC ;以及
[0031]图2b示出了另一 ADC的电路图，所述ADC包括SDM、I比特中间DAC以及在ADC输出处的较高阶SDM。
【具体实施方式】
[0032]本文所公开的实施例涉及数模转换器(ADC)，具有与模拟滤波器相连的主加法器。模拟滤波器与量化器相连，所述量化器继而与数字积分器相连。通过主反馈数模转换器(DAC)将来自数字积分器的输出信号连接回到主加法器，并且还连接到ADC的输出。ADC可以在宽带频率范围上是稳定的。ADC可以在需要采样速率灵活性的应用中使用，并且可以适合于在低功耗应用中使用，例如，移动电话和头戴式耳机的麦克风应用。ADC也可以适用于在更复杂的编解码系统和应用处理器中使用。ADC以及ADC主要包括数字电路的示例的简要性意味着ADC是高度稳定的，可以适合于在高级处理中使用。
[0033]在移动应用和传感器中中可以找到ADC。有利地，这种设备可以具有较低的功耗，以便具有足够长的电池寿命来进行实际使用。音频ADC可以使用在麦克风应用中。尽管不认为麦克风是高性能设备，然而需要较大的动态范围来捕获麦克风能够检测的大范围声压级。
[0034]可以用时间连续的sigma-delta调制器(TC SDM)来实现较低功耗和高动态范围，而不是切换电容器的sigma-delta调制器(SC SDM)。由于SC SMD需要执行具有大电流