[发明专利]Σ-Δ调制器

说明书

【技术领域】

本发明是有关于一种Σ-Δ调制器(sigma-delta modulator)，且特别是有关于一种在电阻式前馈回路滤波器中将导向至回路滤波器输出端的一前馈路径予以替换，以降低硬件复杂度、减少布局面积并降低功耗的Σ-Δ调制器。

【背景技术】

Σ-Δ调制器可用于模数转换中，已成为信号/音讯/影像处理电路与通讯电路中的关键组成部分之一。

Σ-Δ调制器包括有一回路滤波器、一量化器与一数模转换器。一模拟输入的信号会和数模转换器输出的一模拟反馈信号作线性组合，并反馈至回路滤波器。据此，回路滤波器产生一滤波信号，其会被一量化器（quantizer）量化为一数字的量化信号。如此，模拟输入信号就可被转换为对应的数字信号。量化信号还会被数模转换器转换回一对应的模拟信号，以作为前述的模拟反馈信号，并反馈至回路滤波器。经由反馈架构，量化噪声（误差）就会被处理为高频的频带，以被回路滤波器滤除。

电阻式前馈拓朴可用以实现一高性能连续时间（continuous-time）的回路滤波器。电阻式前馈拓朴的回路滤波器包括一积分链路与多个以电阻实现的前馈路径。积分链路包括多个串接的积分器，用于积分信号；每一积分器由一端口导向至一次高次序的端口，亦即，各积分器由一端口接收信号，将接收到的信号积分，并输出至次高次序的端口。各前馈路径则旁路于积分链路，将一低次序端口的信号加权，并将其前向馈送，以和一较高次序端口的信号相加。如回路滤波器需要一前馈路径以使一低次序端口的一第一信号得以和最高次序端口的一第二信号（即积分链路中最后一个积分器的输出信号）作线性组合，就会需要一额外的相加电路，如一运算放大器，以组合第一信号与第二信号。此额外的相加电路会使回路滤波器消耗更多功率，并占据较大的布局面积。

举例而言，在一个四次（4-th order）回路滤波器中，若有一个前馈路径导向至最高次序的端口，此回路滤波器就需要以五个运算放大器才能实现；这五个运算放大器的其中四个用以实现四个积分器（即次序一至四的四次滤波），另一个则用以实现额外的相加电路。亦即，以电阻式前馈拓朴实现的连续时间Σ-Δ调制器必须在回路滤波器最后加上额外的加法器（以运算放大器实现），因此会消耗较大电流以及较大芯片面积。

【发明内容】

有鉴于此，本发明实施例提供一种Σ-Δ调制器，以解决上述问题。

本发明的一实施例提供一Σ-Δ调制器，包括一前段部份与一混合部份。前段部份包括至少一前段积分器与至少一前馈路径。前段积分器依据一内部信号的积分提供一第一积分信号。前馈路径旁路于前段积分器，用以加权内部信号以提供一前馈信号。前段部份依据第一积分信号提供一总和信号，并依据总和信号与前馈信号的线性组合提供一前段信号。混合部份耦接前段部份，加权前段信号以提供一加权信号，积分前段信号以提供一第二积分信号，并将加权信号与第二积分信号组合以提供一滤波信号。

一实施例中，混合部份包括一后段积分器与一电阻式的加权路径，分别用以积分前段信号与加权前段信号。由于混合部份整合了积分与线性组合（加权与相加）的功能，回路滤波器的硬件复杂度、功耗与布局面积都能得以缩减。如此，一个四次滤波器便可用四个放大器实现，不需增设放大器来实现额外的相加电路。

一实施例中，前段部份设有一前段输入端口以接收一输入信号，一前段输出端口以输出前段信号，并依据输入信号提供内部信号。前馈路径具有一前馈输入端口以接收内部信号，并具有一前馈输出端口以输出前馈信号。前段积分器具有一积分输入端口以接收内部信号，并具有一积分输出端口以输出第一积分信号。前馈输入端口耦接至积分输入端口，前馈输出端口则耦接于积分输出端口与前段输出端口之间；亦即，前馈路径跨越前段积分器，以旁路于前段积分器。

一实施例中，前段部份还包括一第二前段积分器，耦接于积分输出端口与前段输出端口之间。据此，前段部份可依据第一积分信号的积分提供总和信号。

一实施例中，第二前段积分器耦接于积分输出端口与前馈输出端口之间，用以依据第一积分信号的积分提供一第三积分信号。亦即，前馈路径跨越两个或更多个前段积分器。前段部份还依据第三积分信号提供总和信号。一实施例中，前段部份还包含一第二前馈路径，耦接于前馈输入端口与积分输出端口之间。亦即，第二前馈路径跨接的前段积分器的数目少于前述的前馈路径，用以加权内部信号以提供一第二前馈信号。据此，前段部份可依据第一积分信号与第二前馈信号的线性组合提供总和信号。