[发明专利]积分量化器电路、其操作方法和使用它的系统

说明书

公开了一种积分量化器电路、其操作方法及使用它的系统。利用delta‑sigma调制器(DSM)实现低功率高分辨率模数转换器(ADC)电路。DSM包括单比特自振荡数模转换器(SB‑DAC)以及可以代替常规DSM中找到的N比特量化器的双斜率积分量化器。由于反馈路径中的SB‑DAC直接闭合DSM环路，因此本公开的积分量化器在量化之后振荡。积分量化器电路包括在输入端处的开关和针对每个采样循环的两个阶段。在第一阶段期间，开关将输入模拟信号发送到积分器。在第二阶段期间，开关将来自自振荡SB‑DAC的输出的反馈信号发送到积分器。SB‑DAC的输入可以从时钟比较器输出。

技术领域

本公开涉及模数转换器电路。

背景技术

Delta-sigma调制器(DSM)是低功率高分辨率模数转换器(ADC)结构中的一种，DSM适用于高分辨率的低宽带到中带宽应用，例如AM或FM无线电频率。DSM(其也可以写作ΔΣ调制器)使用过采样和噪声整形两者来增强其信号量化噪声比(SQNR)。DSM通过由几个积分器组成的低通连续时间(CT)或离散时间(DT)环路滤波器来实现噪声整形。然后可以将这些积分器的输出馈送到诸如闪烁型ADC的多比特量化器。闪烁型ADC的输出是DSM输出和从调制器的输入中减去的反馈两者。该减法形成负反馈以稳定环路。然而，随着环路滤波器以及因此噪声整形的阶数增加，量化噪声的功率也将增加并且可以使环路饱和。为了增强稳定性和整体性能，闪烁型ADC中可能需要较大数量的后端量化电平。这可能意味着功耗和整体性能之间的折衷，因为增加闪烁型ADC中量化电平的数量不仅会增加闪烁型ADC本身的功耗，而且还会对环路滤波器元件即积分器的输出施加较大的电容负载。

存在代替delta-sigma环路中的闪烁型ADC以避免这种折衷的几种技术。第一种技术可以包括使用时间和频率作为介质的基于压控振荡器(VCO)的量化器。这种基于VCO的结构可能能够实现高速和大量的量化电平，以及将噪声整形的阶数增加一个阶数。然而，基于VCO的结构可能具有一些缺点，包括来自信噪比加失真比(SNDR)的性能下降，增益变化和稳定性问题。

第二种技术是用类似于经典双斜率积分量化器的改变的积分量化器来代替DSM中的闪烁型ADC。但改变的积分量化器在每个转换循环结束时将电荷残留存储在积分器中以用于下一转换，从而提供一阶噪声整形。另外，来自改变的积分量化器输出的脉冲宽度调制(PWM)信息可以用于扩展DSM的阶数。该第二种技术可以具有几种不同的方法。

用这种类型的改变的积分量化器代替闪烁型ADC的第二种技术的第一种方法在二阶开关电容器(SC)DSM环路中使用DT SC双斜率积分量化器。DT SC方法在反馈环路中可能需要多比特数模转换器(MB-DAC)并且可能需要复杂的数字逻辑控制以获得所需的分辨率。

第二种方法可以在CT中实现改变的双斜率积分量化器。以这种方式，DSM反馈环路可以使用单比特DAC(SB-DAC)来代替MB-DAC。对于该第二种方法，反馈环路中的SB-DAC的输入是由双斜率积分量化器生成的PWM信号。然而，由于电容器中的电压值必须在非固定时间期间被存储以用于下一采样周期，因此该方法可能会受到积分量化器电容器中的电流泄漏的影响。这种效应可能引入积分量化器的量化误差和过载两者。此外，该第二种方法的数字控制相当复杂。用双斜率积分量化器代替闪烁型ADC的第一种方法和第二种方法可能需要复杂的数字控制方案来确保积分量化器中的线性传递函数。

发明内容