[发明专利]Δ-Σ模/数转换中的过载检测和校正

说明书

在描述的实例中，一种基于压控振荡器的Δ‑Σ模/数转换器基于VCO的ΔΣADC(1)包含基于VCO的量化器(3)，其包含用于基于模拟输入信号(2)来提供VCO输出(5)的延迟元件和用于组合所述VCO输出(5)以提供量化输出(7)的组合逻辑(12)。检测逻辑(22)基于所述量化输出(7)和至少一部分所述VCO输出(5)来检测所述基于VCO的量化器(3)的饱和。所述基于VCO的ΔΣADC(1)还包含校正逻辑(58)，其用于响应于所述检测逻辑(22)检测到所述基于VCO的量化器(3)的饱和而修改所述量化输出(7)并提供修改的量化输出(14)，并且用于在没有检测到饱和的情况下提供未修改的所述量化输出(7)。

技术领域

本申请涉及用于模拟信号和数字信号之间的转换的电子电路，更特别地涉及Δ-Σ模/数转换中的过载检测和校正。

背景技术

模/数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号。例如，ADC以采样频率对模拟信号进行积分或采样，并在多级量化器中进行量化，以实现相应的数字信号。本过程引入量化噪声。

ADC可以采用Δ-Σ(ΔΣ)调制来提供超出其它ADC架构可能的动态范围。作为一个实例，ΔΣADC使用过采样调制器(其后有数字/抽取滤波器)以高于奈奎斯特频率的速率对输入信号进行采样。过采样调制器和数字/抽取滤波器一起产生高分辨率数据流输出。

发明内容

在一个实例中，基于压控振荡器的Δ-Σ模/数转换器(基于VCO的ΔΣADC)可以包含基于VCO的量化器，用于基于模拟输入信号来提供VCO输出和量化输出。量化器包含用于提供VCO输出的延迟元件和用于组合VCO输出以提供量化输出的组合逻辑。ADC进一步包含检测逻辑，用于基于量化输出和至少一部分VCO输出来检测基于VCO的量化器的饱和。ADC还包含校正逻辑，用于响应于检测逻辑检测到基于VCO的量化器的饱和而修改量化输出并提供修改的量化输出，并且用于在没有检测到饱和的情况下提供未修改的量化输出。

在另一个实例中，用于将模拟信号转换为相应的数字信号的方法包含基于量化输出和至少一部分基于VCO的量化器的VCO输出来检测基于VCO的量化器中的VCO环回。量化输出通过组合VCO输出而生成。所述方法包含响应于检测到基于VCO的量化器的饱和而修改量化输出以强制执行恒定的最小或最大输出。

在又一个实例中，模/数转换器(ADC)包含量化器，其包括以伪差分方式布置的至少两个环形振荡器，每个环形振荡器包括多个延迟元件。量化器包含高饱和状态和低饱和状态，其由两个振荡器之间的相位差表征。ADC还包含异或门阵列，阵列中的每个异或门用于基于来自每个环形振荡器中的相应延迟元件的输入来提供输出。反馈环路包含数/模转换器(DAC)。ADC还包含饱和校正逻辑，其布置在异或门和DAC之间，以响应于检测到量化器中的至少两个环形振荡器之间的VCO环回，分别对于高饱和状态和低饱和状态强制执行恒定的最大输出信号或恒定的最小输出信号。

附图说明

图1示出了基于VCO的ΔΣADC的一个实例。

图2示出了基于VCO的ΔΣADC的另一个实例。

图3示出了图1的ADC中的两个VCO之间的量化器操作和相位差。

图4示出了图1的ADC的示范性组合逻辑及其输入。

图5是示出了在不同饱和状况下的示范性量化器输出和相应量化器转变状态的量化器相位图的曲线图。

图6示出了包含过载检测和校正逻辑的基于VCO的ADC的示范性框图。

图7是示范性饱和检测器的框图。

图8和9各自示出了各个NVCO和PVCO元件输出的异或门输出的实例，其中处于转变的元件被突出显示。

图10-13是量化器相位图的实例，其示出了导致量化器进入不同饱和状态的转变。