[发明专利]动态组件匹配方法及使用此方法的连续时间Σ-Δ调制器有效

专利信息
申请号: 201110354215.X 申请日: 2009-09-01
公开(公告)号: CN102386928A 公开(公告)日: 2012-03-21
发明(设计)人: 黄胜瑞;林永裕 申请(专利权)人: 联发科技股份有限公司
主分类号: H03M1/66 分类号: H03M1/66
代理公司: 北京万慧达知识产权代理有限公司 11111 代理人: 于淼;张一军
地址: 中国台湾新竹科*** 国省代码: 中国台湾;71
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摘要:
搜索关键词: 动态 组件 匹配 方法 使用 连续 时间 调制器
【说明书】:

技术领域

发明有关于∑-Δ调制器(Sigma-Delta Modulator)以及动态组件匹配(dynamic element matching,简称DEM)方法,特别有关于使用具有低延迟的DEM的连续时间∑-Δ调制器与DEM方法。 

背景技术

请参考图1,图1为使用DEM的传统连续时间∑-Δ调制器100的示意图。如图1所示,连续时间∑-Δ调制器100包含频率响应模块102、量化器104、DEM模块106、数模转换器(digital-to-analog converter,简称DAC)108、加法器110以及数字低通滤波器(low-pass filter,简称LPF)112。在加法器110的第一输入端接收第一连续时间信号x(t)以作为来源信号,而在加法器110的第二输入端输入第二连续时间信号y(t)用于补偿第一连续时间信号x(t)中可能的错误。由频率响应模块102所产生的连续时间信号q(t)根据输入至量化器104的时钟信号ck由量化器104进行采样。DEM模块106负责将量化器104的数字输出信号的不匹配移动至高频,这样一来,在图1所示的回路(loop)的下一期间,不匹配将会随着噪声一起被低通滤波器112滤除掉。需要注意的是,DEM模块106的输入信号以及输出信号均为数字的,这样一来,DAC 108负责将DEM模块106的数字输出信号转换至模拟反馈信号,即,第二连续时间信号y(t)。请注意,数字低通滤波器112有助于量化器104的输出信号的噪声整形(noise shaping)以及下采样(down sampling)。 

请参考图2,图2为图1所示的来自DAC 108的模拟反馈信号y(t)的过度回路延迟的波形示意图。在时钟信号ck的单一期间里,必须为量化器104以及DEM模块106包留有限的时间槽,这样一来,过度回路延迟则出现在模拟反馈信号y(t)中。 

请参考图3,图3为当图1所示的DAC 108用不归零(non-return-to-zero,NRZ)DAC实施时的波形示意图。请注意,DAC 108的输出信号不为零,如图3 所示,且必须应用于时钟信号ck的整个周期。所以,如果必须为DEM模块106保留时间槽,则会出现相同的过度回路延迟。除此之外,在时钟信号ck的相同周期里,DAC 108的输出信号必须在量化器104的数字输出信号产生时以反馈的方式输出至加法器110,这样一来,为DEM模块106保留的时间槽则不可用了。否则,图3所示的过度回路延迟会明显增加回路阶数(order)且会导致连续时间∑-Δ调制器100的不稳定性。这表明了一个事实就是用不归零DAC来实施DAC 108必须面临连续时间∑-Δ调制器100的回路稳定性与为DEM模块106保留的可用延迟之间的权衡。 

请参考图4,图4为当图1所示的DAC 108用归零(return-to-zero,RZ)DAC实施时的波形示意图。如图4所示,与图3相比,由于DAC 108的输出信号有时为零,则在时钟信号ck的单一周期结束前,DAC 108的所需的持续时间会被切割,这样一来,可用的延迟则为DEM模块106保留。由于传统的∑-Δ调制器使用过采样(over-sampling),相关的采样频率必须高,这样一来,时钟信号ck的周期才会短,所以,DEM模块106的可用延迟必须尽量短。 

DEM模块106用以平衡DAC 108的DAC单元的使用可能性。请参考图5,图5为DEM模块106怎样在DAC 108的DAC单元之间进行平衡的示意图。请注意,码包含code(1),code(2),...,以及code(6),假设码按顺序输入至DAC 108。每一行多个填充的区域表示在时间t多个比特被填充,这样一来,code(t)=n表示n比特应该被放入时间t的行。从图5可以看出,每一列对应于特定的DAC单元,在码被输入至DAC 108时,每一DAC单元在码期间仅仅被用了2或3次,因为码中的比特以重排(shuffle)以及统一的方式被填充至DAC单元。结果,DAC单元的长期被使用的可能性将接近彼此相等。如果DEM模块106没有应用于DAC 108,DAC单元之间的不匹配将限制连续时间∑-Δ调制器100的线性,且可表示为什么应该应用DEM模块106用以与DAC 108合作。 

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