低失真前馈δ-σ调制器的制造方法
【专利说明】低失真前馈Δ-Σ调制器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请与Mathe名下的于2008年4月18日提交的共同待决专利申请N0.12/105, 545有关，其公开内容全部通过援引明确纳入于此。
技术领域
[0003]本公开一般涉及Δ-Σ调制器。更具体而言，本公开涉及减小Δ-Σ调制器的复杂度。
[0004]背景
[0005]一些电子设备包括实现积分和信号加总两种功能的开关电容电路。具体而言，Σ-Δ调制器或转换器可使用开关电容积分器继之以开关电容器加法器。例如，Σ-Δ调制器可用于将中频(IF)信号转换成基带频率信号，以满足数字信号处理的动态范围要求，并且为接收器电路提供改进的自适应性和可编程性。在这些和其他应用中，Σ-Λ调制器的优点包括高动态范围，这通常有助于将小的期望信号与阻断信号和干扰区分开来。Σ-Δ调制器对带外量化噪声整形，并且允许将抽取滤波与选择性数字滤波和IF混频相组合来衰减量化噪声和相邻阻断信号两者。
[0006]此外，在Σ-Λ调制器架构中选择不同采样率的能力允许将单个设备适配于不同的规范，例如由多个RF标准所施加的规范。而且，使用较高的采样率和复杂的数字信号处理允许Σ-Λ转换器呈现出对干扰模拟信号的相对低的敏感度。
[0007]在设计电子装备尤其是电池操作的便携式电子装备(诸如移动无线设备)时，大小、重量、功耗、速度和生产成本显得很突出。因此，本领域需要减少电子装备(包括Σ-Λ调制器以及包括积分器和加法器的其他设备)的功耗。本领域还需要减小电子装备(包括Σ-Δ调制器以及包括积分器和加法器的其他设备)的大小和重量。本领域进一步需要降低电子装备(包括Σ-Λ调制器以及包括积分器和加法器的其他设备)的制造成本。本领域还需要提高电子装备(包括Σ-Λ调制器以及包括积分器和加法器的其他设备)的工作速度。
[0008]概述
[0009]根据本公开的一方面，给出了一种低失真前馈Λ-Σ调制器。该低失真前馈Λ-Σ调制器包括能用于接收反馈信号和输入信号的第一加法器。该低失真前馈Λ-Σ调制器还包括能用于接收来自第一加法器的输出的第一积分器，以及能用于接收来自第一积分器的输出的第二积分器。该低失真前馈Δ-Σ调制器又进一步包括能用于接收来自第二积分器的第二经积分路径、来自第一积分器的第一积分路径以及来自该输入信号的第一加总路径的第二加法器。该低失真前馈Λ-Σ调制器还具有能用于接收来自第二加法器的输出的最后一个积分器。该低失真前馈Δ-Σ调制器可进一步包括能用于将输出反馈到第一加法器并且还用于从该低失真前馈Λ-Σ调制器输出的量化器。
[0010]根据本公开的另一方面，给出了一种用于在低失真前馈Λ-Σ调制器中处理信号的方法。该方法包括在第一加法器处接收反馈信号和输入信号。该方法还包括在第一积分器处接收来自第一加法器的输出。该方法进一步包括在第二积分器处接收来自第一积分器的输出。该方法又进一步包括在第二加法器处接收来自第二积分器的第二经积分路径、来自第一积分器的第一积分路径以及来自该输入信号的第一加总路径。该方法又进一步包括在最后一个积分器处接收来自第二加法器的输出。该方法还包括经由量化器将输出反馈到第一加法器并且从该低失真前馈Λ-Σ调制器输出。
[0011]根据本公开的又一方面，给出了一种低失真前馈Λ-Σ调制器。该低失真前馈Δ-Σ调制器包括用于将反馈信号和输入信号相加的第一加法装置。该低失真前馈Λ-Σ调制器还包括用于对来自第一加法装置的输出进行积分的第一积分装置。该低失真前馈Δ-Σ调制器进一步包括用于对来自第一积分装置的输出进行积分的第二积分装置。该低失真前馈Δ-Σ调制器又进一步包括用于将来自第二积分装置的第二经积分路径、来自第一积分装置的第一积分路径以及来自该输入信号的第一加总路径相加的第二加法装置。该低失真前馈Δ-Σ调制器又进一步包括用于对来自第二加法装置的输出进行积分的最后一个积分装置。该低失真前馈Δ-Σ调制器还包括用于将输出反馈到第一加法装置并且用于从该低失真前馈Λ-Σ调制器输出的装置。
[0012]这已较宽泛地勾勒出本公开的特征和技术优势以力图使下面的详细描述可以被更好地理解。本公开的其他特征和优点将在此后描述。本领域技术人员应该领会，本公开可容易地被用作改动或设计用于实施与本公开相同的目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应认识到，这样的等效构造并不脱离所附权利要求中所阐述的本公开的教导。被认为是本公开的特性的新颖特征在其组织和操作方法两方面连同进一步的目的和优点在结合附图来考虑以下描述时将被更好地理解。然而要清楚理解的是，提供每一幅附图均仅用于解说和描述目的，且无意作为对本公开的限定的定义。
[0013]附图简述
[0014]本公开的特征、本质、和优点将因以下结合附图阐述的具体描述而变得更加明显。
[0015]图1-2示出现有技术前馈Δ-Σ调制器。
[0016]图3A-3B示出根据本公开某些方面的前馈Δ-Σ调制器。
[0017]图4A示出根据本公开某些方面的前馈Λ-Σ调制器。
[0018]图4B示出根据本公开一方面的前馈Δ-Σ调制器。
[0019]图5示出根据本公开一方面的实现前馈Λ-Σ调制器的方法的框图。
[0020]图6示出根据本公开另一方面的用于在低失真前馈Λ-Σ调制器中处理信号的方法的框图。
[0021]图7示出其中可有利地采用本公开实施例的示例性无线通信系统。
[0022]图8是示出根据本公开一个方面的用于半导体组件的电路、布局以及逻辑设计的设计工作站的框图。
[0023]详细描述
[0024]以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而无意表示可实践本文中所描述的概念的仅有的配置。本详细描述包括具体细节以便提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，没有这些具体细节也可实践这些概念。在一些实例中，以框图形式示出众所周知的结构和组件以避免煙没此类概念。
[0025]根据本公开的一些方面，改变Λ-Σ调制器的前馈增益以通过减小加法器的输入负载和积分器的输出负载来降低前馈Δ-Σ调制器的复杂度。即，所提出的解决方案将N阶前馈Λ-Σ调制器的复杂度降低到N-1阶Λ-Σ调制器的复杂度，且在使用较简单设计的同时不使性能降级。
[0026]前馈低失真架构由于其简单性而广泛用在Λ-Σ调制器中。这些前馈低失真架构可在带有专用放大器的量化器的输入处使用加法器。
[0027]图1示出了使用前馈低失真架构的常规Λ-Σ调制器100。如图1中所示，常规Δ-Σ调制器100包括第一加法器102、第一积分器104、第二积分器106、第三积分器108、第二加法器110、量化器112、第一定标前馈路径114、以及第二定标前馈路径116。每个积分器被配置成对模拟信号进行积分。应当注意，z—1是延迟。
[0028]在操作中，常规Δ-Σ调制器100通过将X1、X2、X3和X4信号相加来生成输出Y。应当注意，在第一定标前馈路径114和第二定标前馈路径116中所示的数字“3”是指增益。即，如图1所示，第一定标前馈路径114和第二定标前馈路径116将信号增大到3倍。
[0029]为了减小功耗和面积，一些系统已经将常规Λ-Σ调制器100的第二加法器110和第三积分器108合并。第二加法器110和第三积分器108的合并减少了放大器的数量。第二加法器110和第三积分器108的合并在Mathe名下的于2008年4月18日提交的共同待决专利申请N0.12/105, 545中作了讨论，其公开内容全部通过援引明确纳入于此。
[0030]图2示出了使用前馈低失真架构的常规合并式Λ-Σ调制器200，其包括经合并的加法器和积分器。如图2中所示，常规合并式Λ-Σ调制器200包括第一加法器202、第一积分器204、第二积分器206、第三积分器208、第二加法器210、量化器220、第一定标前馈路径212、第二定标前馈路径214、第三定标前馈路径216以及第四定标前馈路径218。
[0031]与图1的常规Λ-Σ调制器100相比，图2的常规合并式Δ-Σ调制器200具有更少数量的放大器，从而导致功率和面积减小。
[0032]常规前馈低失真架构(例如，常规合并式Δ-Σ调制器和常规Δ-Σ调制器)的一个缺点是:加法器的输入负载和积分器的输出负载随着环路滤波器的阶数呈指数增加。例如，如果每条通道的权重为1，则在三阶前馈低失真架构(参见图2)中，这些通道的权重等于8。在四阶前馈低失真架构(参见图4A)中，这些通道的权重为16。“通道”是指信号从积分器到加法器的传送。通道的加权总和的增加导致反馈因子的降级。
[0033]最后一个积分器的反馈因子与连接到第二加法器输入的积分器前馈路径以及输入信号的加权总和成反比。例如，如果X1、X2、X3和X4的加权总和减小一半，则反馈因子增加到大约2倍。更高的反馈因子导致最后一个积分器有更低的功耗，并且还提供更大的准确性。从而，期望降低前馈Λ-Σ调制器的复杂度以减小加法器的输入负载和积分器的输出负载。
[0034]根