專利名稱：量化電路、量化方法與連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例有關(guān)于內(nèi)含量化操作的信號處理，尤指一種包含有一個于相位域進(jìn)行補(bǔ)償?shù)幕趬嚎卣袷幤鞯牧炕?VCO-based quantizer)的量化電路以及相關(guān)的量化方法與連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
由于三角禾只分模數(shù)轉(zhuǎn)換器(delta-sigma analog-to-digital converter)可克服現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一些固有問題，因此已經(jīng)成為一個非常普遍的元件?，F(xiàn)有模數(shù)轉(zhuǎn)換器會較佳地采用最低的取樣頻率來進(jìn)行取樣，但是卻極不便地需要采用十分精準(zhǔn)的模擬電路，相反地，三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器則可以減輕模擬電路的需求，此一特點(diǎn)主要得自于在可接收的范圍之內(nèi)采用了較高的取樣頻率以及較嚴(yán)格的數(shù)字信號處理。通過對輸入信號進(jìn)行過取樣(over-sample)操作、施加粗略的量化(coarse quantization)以及針對量化噪聲頻譜(quantization noise spectrum)進(jìn)行整形(shape)，三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器便可于相對窄的頻寬中提供較高的解析度。三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器經(jīng)常地會采用離散拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(discrete topology)來予以實(shí)現(xiàn)，然而，輸入頻寬便會受限于回路濾波器所運(yùn)行的速度，故采用連續(xù)時間 (continuous-time)三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器便可提供一些改善，而所具有的優(yōu)點(diǎn)主要在于濾波器之中沒有執(zhí)行任何取樣，因此最高取樣頻率的限制便僅會施加于量化器中的取樣器。然而，連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器本身仍會存在許多的非理想性，例如額外回路延遲(excess loop delay)。理想上，設(shè)置于反饋路徑上的數(shù)模轉(zhuǎn)換器應(yīng)該立即地針對量化器時鐘的時鐘沿產(chǎn)生反應(yīng)，然而實(shí)際上，量化器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之不為零的晶體管切換時間會造成量化器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的有限延遲(finite delay)，進(jìn)而導(dǎo)致了額外回路延遲。 由于時序誤差(timing error)會通過反饋路徑上的數(shù)模轉(zhuǎn)換器而由積分器連續(xù)不斷地進(jìn)行累積，所以連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器的整體的信號與噪聲的轉(zhuǎn)換函數(shù)(transfer function)便會偏離所要的轉(zhuǎn)換函數(shù)。因此，需要一個補(bǔ)償機(jī)制來對連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器中所存在的額外回路延遲進(jìn)行補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明揭示了一種內(nèi)含一個于相位域進(jìn)行補(bǔ)償?shù)幕趬嚎卣袷幤鞯牧炕鞯牧炕娐芬约跋嚓P(guān)的量化方法與連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以解決上述問題。 舉例來說，該相位差數(shù)字化模塊可于一相位域被適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償而無需調(diào)整/改變該量化器的輸出，因此，當(dāng)該量化電路應(yīng)用于一連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器時，便可輕易地提供額外回路延遲補(bǔ)償。依據(jù)本發(fā)明的第一層面/實(shí)施例，揭示了一種量化電路。該量化電路包含有一量化器與一補(bǔ)償子電路。該量化器包含有一電壓至相位轉(zhuǎn)換器與一相位差數(shù)字化模塊。該電壓至相位轉(zhuǎn)換器用以依據(jù)一輸入電壓來產(chǎn)生一相位信號。該相位差數(shù)字化模塊用以依據(jù)該相位信號的一相位輸入以及一參考相位輸入的相位差，來產(chǎn)生一量化輸出。該補(bǔ)償子電路用以依據(jù)該量化輸出，來對該相位差數(shù)字化模塊進(jìn)行補(bǔ)償。依據(jù)本發(fā)明的第二層面/實(shí)施例，揭示了一種量化方法。該量化方法包含有使用一量化器來產(chǎn)生一輸入電壓的一量化輸出，其包含有依據(jù)該輸入電壓來產(chǎn)生一相位信號以及通過執(zhí)行一相位差數(shù)字化操作，來依據(jù)該相位信號的一相位輸入以及一參考相位輸入的相位差，以產(chǎn)生該量化輸出；以及依據(jù)該量化輸出，來對該相位差數(shù)字化操作進(jìn)行補(bǔ)償。依據(jù)本發(fā)明的第三層面/實(shí)施例，揭示了一種連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器包含有一加法器、一回路濾波器、一量化器、一額外回路延遲補(bǔ)償子電路以及一數(shù)模轉(zhuǎn)換器。該加法器用以自一模擬輸入信號中減去一反饋信號。該回路濾波器用以依據(jù)該加法器的一輸出來產(chǎn)生一輸入電壓。該量化器包含有一電壓至相位轉(zhuǎn)換器與一相位差數(shù)字化模塊，其中該電壓至相位轉(zhuǎn)換器用以依據(jù)該輸入電壓來產(chǎn)生一相位信號，以及該相位差數(shù)字化模塊用以依據(jù)該相位信號的一相位輸入以及一參考相位輸入的相位差，來產(chǎn)生一量化輸出。該額外回路延遲補(bǔ)償子電路用以依據(jù)該量化輸出，來對該相位差數(shù)字化模塊進(jìn)行額外回路延遲補(bǔ)償。該數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用以依據(jù)該量化輸出來產(chǎn)生該反饋信號。本發(fā)明的量化電路、量化方法與連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器，籍由一補(bǔ)償補(bǔ)償機(jī)制來對連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器中所存在的額外回路延遲進(jìn)行了補(bǔ)償。


圖1為本發(fā)明量化電路的一實(shí)施例的示意圖；圖2為圖1所示的量化電路的第一種實(shí)施方式的示意圖；圖3為圖1所示的量化電路的第二種實(shí)施方式的示意圖；圖4為圖2所示的量化電路的一實(shí)施方式的電路圖；圖5A為于相位域所執(zhí)行的減法操作的示意圖；圖5B為于相位域所執(zhí)行的加法操作的示意圖；圖6為在沒有施加補(bǔ)償至異或相位偵測器所使用的參考相位輸入的情形下所產(chǎn)生的原本的量化輸出的第一實(shí)施例的示意圖；圖7A為用以調(diào)整圖6所示的原本的量化輸出的于相位域執(zhí)行的減法操作的示意圖；圖7B為用以調(diào)整圖6所示的原本的量化輸出的于相位域執(zhí)行的加法操作的示意圖；圖8為在沒有施加補(bǔ)償至異或相位偵測器所使用的參考相位輸入的情形下所產(chǎn)生的原本的量化輸出的第二實(shí)施例的示意圖；圖9A為用以調(diào)整圖8所示的原本的量化輸出的于相位域執(zhí)行的減法操作的示意圖；圖9B為用以調(diào)整圖8所示的原本的量化輸出的于相位域執(zhí)行的加法操作的示意圖；圖10為本發(fā)明連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器之一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式在說明書及后續(xù)的權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及后續(xù)的權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)別的基準(zhǔn)。在通篇說明書及后續(xù)的權(quán)利要求當(dāng)中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應(yīng)解釋成 「包含但不限定于」。此外，「耦接/電性連接」一詞在此為包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電性連接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接于該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。如上所述，設(shè)置于連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器的反饋路徑上的數(shù)模轉(zhuǎn)換器于理想狀況之下應(yīng)該立即地針對量化器時鐘的時鐘沿產(chǎn)生反應(yīng)，然而，由于量化器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的有限延遲，因而造成了不想要的額外回路延遲，其會影響設(shè)置有回路濾波器與量化器的路徑上的所要響應(yīng)(亦即連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器的整體的信號與噪聲的轉(zhuǎn)換函數(shù)會偏離所要的轉(zhuǎn)換函數(shù))。所以，設(shè)置有回路濾波器與量化器的路徑上的響應(yīng)應(yīng)該要基于額外回路延遲的大小來適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)校，因而需要額外回路延遲補(bǔ)償。簡而言之，施加至連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器的額外回路延遲補(bǔ)償可以改變受影響的信號與噪聲的轉(zhuǎn)換函數(shù)，以將其恢復(fù)至適當(dāng)?shù)男盘柵c噪聲的轉(zhuǎn)換函數(shù)，舉例來說，于一應(yīng)用(例如連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器)中，本發(fā)明所揭示的補(bǔ)償機(jī)制可被采用以將額外回路延遲補(bǔ)償施加至一量化電路。關(guān)于本發(fā)明所揭示的補(bǔ)償機(jī)制的進(jìn)一步細(xì)節(jié)將于后詳述。圖1為本發(fā)明量化電路的一實(shí)施例的示意圖。量化電路100包含有(但不局限于)一量化器(quantizer) 102以及一補(bǔ)償子電路(compensation circuit) 104。于本實(shí)施例中，量化器102包含有一電壓至相位轉(zhuǎn)換器(例如一壓控振蕩器(voltage-controlled oscillator, VC0) 112)以及一相位差數(shù)字化模塊(phase difference digitization block) 114.換言之，本實(shí)施例的量化器102為一基于壓控振蕩器的量化器(VCO-based quantizer)。壓控振蕩器112用以對一輸入電壓V_IN進(jìn)行積分來產(chǎn)生一相位信號S_P，而相位信號S_P會攜帶與輸入電壓V_IN有關(guān)的相位信息。相位差數(shù)字化模塊114耦接至壓控振蕩器112，并且用以依據(jù)相位信號S_P的一相位輸入Φ in與一參考相位輸入C^ref之間的相位差，來產(chǎn)生一量化輸出Q_0UT。補(bǔ)償子電路104耦接至相位差數(shù)字化模塊114，并且用以接收量化輸出Q_0UT以及依據(jù)量化輸出Q_0UT來對相位差數(shù)字化模塊114進(jìn)行補(bǔ)償， 舉例來說，補(bǔ)償子電路104參照量化輸出Q_0UT來調(diào)整參考相位輸入Oref，以藉此對相位差數(shù)字化模塊114進(jìn)行補(bǔ)償，然而，此僅作為范例說明之用，并非用來作為本發(fā)明的限制條件，舉例來說，任何于相位域(phase domain)對量化器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償機(jī)制均落入本發(fā)明的范疇。請參閱圖2，其為量化電路100的第一種實(shí)施方式的示意圖。量化電路200是基于圖1所示的量化電路100的電路架構(gòu)，因而包含有一量化器201以及上述的補(bǔ)償子電路 104。于本實(shí)施例中，量化器201包含有上述的壓控振蕩器112以及一相位差數(shù)字化模塊 214，其中相位差數(shù)字化模塊214是由一取樣器(Sampler)202以及一相位偵測器(phase detector) 204所實(shí)現(xiàn)。取樣器202用以使用具有取樣頻率fs的取樣時鐘CLKS，來對相位輸入Φ in進(jìn)行取樣，并相對應(yīng)地產(chǎn)生一量化相位輸入(quantized phase input) Φ in_Q至后續(xù)的相位偵測器204。相位偵測器204耦接至取樣器202，并用以比較量化相位輸入Φ in_Q以及參考相位輸入Oref來產(chǎn)生量化輸出Q_0UT。于本實(shí)施例中，補(bǔ)償子電路104是用來調(diào)整相位偵測器204所使用的參考相位輸入c^ref，以達(dá)到對相位差數(shù)字化模塊214進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康?。如上所述，相位差?shù)字化模塊114是依據(jù)相位輸入Φ in與參考相位輸入Oref之間的相位差來產(chǎn)生量化輸出Q_0UT，因此，任何可以達(dá)到所要功能的電路均可被采用來實(shí)現(xiàn)相位差數(shù)字化模塊114。請參閱圖3，其為量化電路100的第二種實(shí)施方式的示意圖。量化電路300同樣是基于圖1所示的量化電路100的電路架構(gòu)，因而包含有一量化器302以及上述的補(bǔ)償子電路104。于本實(shí)施例中，量化器302包含有上述的壓控振蕩器112以及由時間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(time-to-digital converter, TDC) 314所實(shí)現(xiàn)的相位差數(shù)字化模塊。時間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器314接收具有相位輸入Φ in的相位信號S_P以及具有參考相位輸入Oref 的參考時鐘信號CLKref，并將一時序差(亦即參考時鐘信號CLKref與相位信號S_P的相位差所對應(yīng)的時序差)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字表示(digital representation)以作為量化輸出Q_ OUT。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以輕易地了解時間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器314的操作原理，故進(jìn)一步的說明便在此省略以求簡潔。請注意，于本實(shí)施例中，補(bǔ)償子電路104是用來調(diào)整時間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器314所需的參考時鐘信號CLKref的參考相位輸入Oref，以達(dá)到對相位差數(shù)字化模塊進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康摹榱烁忧宄孛枋霰景l(fā)明的技術(shù)特征，于后續(xù)說明書段落中，圖2所示的電路架構(gòu)便被使用以作為范例說明之用。請參閱圖4，其為圖2所示的量化電路200的一實(shí)施方式的電路圖。如圖所示，壓控振蕩器112是由包含有多個反向器(inverter)/緩沖器 (buffer) 402的環(huán)形振蕩器(ring oscillator)來予以實(shí)現(xiàn)，因此，相位輸入Φ in便會因?yàn)榄h(huán)形振蕩器所產(chǎn)生的多相位時鐘(multi-phase clock)而包含有多個相位Φ1_Φη。取樣器202是由包含有多個D型觸發(fā)器(D-type flip-flop)404之D型觸發(fā)器庫(D_type flip-flop bank)來予以實(shí)現(xiàn)，其中每一 D型觸發(fā)器404會由具有取樣頻率fs的取樣時鐘CLKS所觸發(fā)。相位偵測器204是由包含有多個異或門(X0R gate)406的異或相位偵測器(X0R PD)所實(shí)作，并且用以針對由D型觸發(fā)器404所分別產(chǎn)生的比特所構(gòu)成的一比特序列(bit sequence)以及由參考相位輸入Oref所代表的另一比特序列進(jìn)行XOR邏輯運(yùn)算，來產(chǎn)生一 XOR相位偵測器輸出以作為量化輸出Q_0UT。如圖4所示，補(bǔ)償子電路104包含有一延遲單元(delay unit)408、一縮放單元(scaling unit)410、一控制單元(control unit) 412以及一移位寄存器(shift register) 414。延遲單元408是用以施加一預(yù)定延遲量至量化輸出Q_0UT，舉例來說，該預(yù)定延遲量可以是一半的取樣周期(亦即0. 5*TS，其中 TS為取樣時鐘CLKS的周期)的延遲?？s放單元410是用以透過對延遲單元408的輸出(亦即經(jīng)由延遲處理過的量化輸出Q_0UT)進(jìn)行縮放處理，以調(diào)整施加于參考相位輸入Oref的實(shí)際補(bǔ)償。于本設(shè)計(jì)范例中，補(bǔ)償子電路104通過依據(jù)量化輸出Q_0UT來對參考相位輸入 Oref的比特序列進(jìn)行比特平移(bit-shift)，來調(diào)整參考相位輸入Oref，如圖所示，參考相位輸入Oref的比特序列是由移位寄存器414來加以儲存并提供，以及控制單元412會通過參照縮放單元410的輸出(亦即經(jīng)由延遲處理過的量化輸出Q_0UT的縮放結(jié)果)來決定出一移位控制(shift control)，并將該移位控制施加于移位寄存器414來朝上/朝下平移移位寄存器414中所儲存比特，以有效地執(zhí)行加法操作/減法操作。
請參閱圖5A與圖5B。圖5A為于相位域所執(zhí)行的減法操作的示意圖，以及圖5B為于相位域所執(zhí)行的加法操作的示意圖。參考相位輸入Oref會被參考以量測出多少個反向器級(inverter stage)已被環(huán)形振蕩器所產(chǎn)生的多相位時鐘的時鐘沿所通過，因此，當(dāng)參考相位輸入Oref的比特平移方向D2相同于相位信號的時鐘沿傳遞方向Dl時，則時鐘沿所通過的反向器級的個數(shù)(亦即相位信號的相位輸入Φ η與參考相位輸入O^ef之間的相位差)將會被降低，故造成了相位域中的減法操作。當(dāng)參考相位輸入Oref的比特平移方向D2相反于相位信號的時鐘沿傳遞方向Dl時，則時鐘沿所通過的反向器級的個數(shù)(亦即相位信號的相位輸入Φ in與參考相位輸入Oref之間的相位差)將會被增加，故造成了相位域中的加法操作。換言之，通過移位寄存器414的正確的比特平移設(shè)定，則相位偵測器 204可于相位域被適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償而無需調(diào)整/改變位于前方的取樣器202的輸出。舉例來說(但本發(fā)明并不以此為限)，量化輸出Q_0UT為一溫度計(jì)碼(thermometer code)，并會被轉(zhuǎn)換成一個有正負(fù)號的數(shù)字(signed number)，因此，控制單元412可通過檢查正負(fù)號比特(sign bit)來決定是否啟用相位域中的加法操作或是減法操作。舉例來說， 當(dāng)上述的有正負(fù)號的數(shù)字是一個負(fù)數(shù)時，補(bǔ)償子電路104可通過以相同于相位信號的時鐘沿傳遞方向(亦即環(huán)形振蕩器所產(chǎn)生的多相位時鐘的時鐘沿傳遞方向)的比特平移方向來調(diào)整參考相位輸入Oref，以降低相位信號的相位輸入Φ in與參考相位輸入Oref之間的相位差，因而藉此啟用了相位域中的減法操作。當(dāng)上述有正負(fù)號的數(shù)字是一個正數(shù)時，補(bǔ)償子電路104可通過以相反于相位信號的時鐘沿傳遞方向(亦即環(huán)形振蕩器所產(chǎn)生的多相位時鐘的時鐘沿傳遞方向)的比特平移方向來調(diào)整參考相位輸入。ref，以增加相位信號的相位輸入Φ in與參考相位輸入Oref之間的相位差，因而藉此啟用了相位域中的加法操作。圖6為在沒有施加補(bǔ)償至異或相位偵測器所使用的參考相位輸入Oref的情形下所產(chǎn)生的原本的量化輸出的第一實(shí)施例的示意圖。假若圖4所示的壓控振蕩器112為具有9 個反向器級Φ8-Φ0的環(huán)形振蕩器，壓控振蕩器112的振蕩器頻率fOSC為鎖定至具有參考相位輸入Oref的初始設(shè)定的參考時鐘的參考頻率fref，以及振蕩器頻率fOSC、參考頻率 fref與取樣頻率fS具有以下關(guān)系fosC = fref = 0. 5*fs。所以，在參考時鐘的每一個時鐘周期中，取樣操作會被執(zhí)行兩次，并且在參考時鐘的每一個時鐘周期中，環(huán)形振蕩器所產(chǎn)生的多相位時鐘的時鐘沿將會通過兩次。如圖6所示，取樣操作會依序獲得以下的比特序列 “ 111111100”、“000000011”、“ 111111100”、“000000011” 以及 “ 111111100”，為了量測比特” 1”于時鐘沿傳遞方向Dl上的傳遞，移位寄存器414便會輸出代表參考相位輸入Oref 的比特序列”000000000”至相位偵測器204 ；此外，為了量測比特”O(jiān)”于時鐘沿傳遞方向Dl 上的傳遞，移位寄存器414便會輸出代表參考相位輸入Oref的比特序列” 111111111”至相位偵測器204。由圖6可得知，移位寄存器414是用來交替地輸出比特序列”000000000” 與比特序列” 111111111 ”，因此，相位偵測器204便周期性產(chǎn)生一溫度計(jì)碼” 111111100 ”來作為一異或相位偵測器輸出(亦即量化輸出Q_0UT)，換言之，每一溫度計(jì)碼中所包含的比特” 1”的個數(shù)均會等于7。請參閱圖7A，其為用以調(diào)整圖6所示的原本的量化輸出的于相位域執(zhí)行的減法操作的示意圖。于本實(shí)施例中，控制單元412會施加移位控制予移位寄存器414中的比特序列”000000000”，以在相同于時鐘沿傳遞方向Dl的比特平移方向上移動兩個比特，因此，經(jīng)由比特平移處理之后的比特序列會變成” 110000000 ”；同樣地，于比特”0 ”的傳遞期間，控制單元412會施加移位控制予移位寄存器414中的比特序列” 111111111”，以在相同于時鐘沿傳遞方向Dl的比特平移方向上移動兩個比特，因此，經(jīng)由比特平移處理之后的比特序列會變成”001111111”，其為” 110000000”的反向結(jié)果。由圖7A可得知，無論是比特” 1”的傳遞或者是比特”0”的傳遞，每一溫度計(jì)碼中所包含的比特” 1”的個數(shù)現(xiàn)在會等于5(亦即5 = 7-2)。請參閱圖7B，其為用以調(diào)整圖6所示的原本的量化輸出的于相位域執(zhí)行的加法操作的示意圖。于本實(shí)施例中，控制單元412會施加移位控制予移位寄存器414中的比特序列”000000000”，以在相反于時鐘沿傳遞方向Dl的比特平移方向上移動兩個比特，因此，經(jīng)由比特平移處理之后的比特序列會變成” 000000011 ” ；同樣地，控制單元412亦會施加移位控制予移位寄存器414中的比特序列” 111111111”，以在相反于時鐘沿傳遞方向Dl的比特平移方向上移動兩個比特，因此，經(jīng)由比特平移處理之后的比特序列會變成” 111111100”， 其為”000000011”的反向結(jié)果。由圖7B可得知，每一溫度計(jì)碼中所包含的比特” 1”的個數(shù)現(xiàn)在會等于9 (亦即9 = 7+2)。于上述圖6所示的實(shí)施例中，振蕩器頻率fOSC、參考頻率fref與取樣頻率fS具有以下關(guān)系fosc = fref = 0. 5*fs，然而，此非用來作為本發(fā)明的限制條件。請參閱圖 8，其為在沒有施加補(bǔ)償至異或相位偵測器所使用的參考相位輸入ΦΜ ·的情形下所產(chǎn)生的原本的量化輸出的第二實(shí)施例的示意圖。假若圖4所示的壓控振蕩器112為具有9個反向器級的環(huán)形振蕩器，壓控振蕩器112的振蕩器頻率fOSC為鎖定至具有參考相位輸入 Oref的初始設(shè)定的參考時鐘的參考頻率fref，以及振蕩器頻率fOSC、參考頻率fref與取樣頻率fS具有以下關(guān)系fosC = fref = 0. 25*fs。所以，在參考時鐘的每一個時鐘周期中，取樣操作會被執(zhí)行四次，并且在參考時鐘的每一個時鐘周期中，環(huán)形振蕩器所產(chǎn)生的多相位時鐘的時鐘沿將會通過兩次。為了量測比特” 0”于時鐘沿傳遞方向Dl上的傳遞，移位寄存器414會依序輸出比特序列” 111100000”以及比特序列” 111111111”至相位偵測器 204 ；此外，為了量測比特” 1”于時鐘沿傳遞方向Dl上的傳遞，移位寄存器414會依序地輸出比特序列”000011111”以及比特序列”000000000”至相位偵測器204。由圖8可得知， 移位寄存器414是用來交替地輸出比特序列” 111100000 ”、” 111111111 ”、，，000011111，，以及” 000000000”，因此，相位偵測器204便交替地產(chǎn)生一溫度計(jì)碼” 110011111”與另一溫度計(jì)碼” 111111100”來作為一異或相位偵測器輸出(亦即量化輸出Q_0UT)，換言之，每一溫度計(jì)碼中所包含的比特” 1”的個數(shù)均會等于7。請參閱圖9A，其為用以調(diào)整圖8所示的原本的量化輸出的于相位域執(zhí)行的減法操作的示意圖。于本實(shí)施例中，控制單元412會施加移位控制予移位寄存器414中的比特序列” 111100000”，以在相同于時鐘沿傳遞方向Dl的比特平移方向上移動兩個比特，因此，經(jīng)由比特平移處理之后的比特序列便會變成” 111111000”；同樣地，控制單元412另會施加移位控制予移位寄存器414中的比特序列” 111111111 ”、，，000011111 ”與，，000000000”，以在相同于時鐘沿傳遞方向Dl的比特平移方向上移動兩個比特，因此，經(jīng)由比特平移處理之后的比特序列便會分別變成” 001111111 ”、，，000000111 ”與” 110000000”。由圖9A可得知，每一溫度計(jì)碼中所包含之比特” 1”的個數(shù)現(xiàn)在會等于5(亦即5 = 7-2)。請參閱圖9B，其為用以調(diào)整圖8所示的原本的量化輸出的于相位域執(zhí)行的加法操作的示意圖。于本實(shí)施例中，控制單元412會施加移位控制予移位寄存器414中的比特序列” 111100000”，以在相反于時鐘沿傳遞方向Dl的比特平移方向上移動兩個比特，因此，經(jīng)由比特平移處理之后的比特序列會變成” 110000000”；同樣地，控制單元412另會施加移位控制予移位寄存器414中的比特序列” 111111111 ”、，，000011111 ”與，，000000000 ”，以在相反于時鐘沿傳遞方向Dl的比特平移方向上移動兩個比特，因此，比特平移之后的比特序列會分別變成” 111111100 ”、” 0011111111 ”與” 000000011”。由圖9B可得知，每一溫度計(jì)碼中所包含之比特” 1”的個數(shù)現(xiàn)在會等于9 (亦即9 = 7+2)。上述的量化電路100/200/300可應(yīng)用于需要執(zhí)行量化操作的任何應(yīng)用之中，舉例來說(但本發(fā)明并不以此為限)，上述的量化電路100/200/300可實(shí)作于連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器之中，所以，補(bǔ)償子電路104便可于相位域提供所要的額外回路延遲補(bǔ)償。請參閱圖10，其為本發(fā)明連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器之一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器1000包含(但不局限于)一加法器1002、一回路濾波器1004、上述的量化器102、上述的補(bǔ)償子電路104(其用以作為額外回路延遲補(bǔ)償子電路)以及一數(shù)模轉(zhuǎn)換器1006。加法器1002是用以自一模擬輸入信號S_A中減去一反饋信號S_FB?；芈窞V波器1004耦接至加法器1002，并用以依據(jù)加法器1002的輸出來產(chǎn)生輸入電壓V_IN，如上所述，量化器102為基于壓控振蕩器的量化器，并包含有壓控振蕩器112與相位差數(shù)字化模塊 114(其可由第2圖所示的取樣器202與相位偵測器204的組合來予以實(shí)現(xiàn)或者由第3圖所示的時間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器314來予以實(shí)現(xiàn))。于本實(shí)施例中，補(bǔ)償子電路104作為額外回路延遲補(bǔ)償子電路，用以對相位差數(shù)字化模塊114進(jìn)行補(bǔ)償。數(shù)模轉(zhuǎn)換器1006耦接于相位差數(shù)字化模塊114與加法器1002之間，并用以依據(jù)量化輸出Q_0UT來產(chǎn)生反饋信號S_FB。請注意，為了簡潔起見，所以只有跟本發(fā)明的技術(shù)特征有關(guān)的元件會被顯示于圖10之中，因此， 將其它元件加入至連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器1000是可行的，舉例來說，一延遲單元也可以被設(shè)置于量化器102與加法器10002之間的反饋路徑上，假若量化電路100是采用圖 4所示的電路架構(gòu)來予以實(shí)現(xiàn)，則延遲單元408的輸出便會反饋入至數(shù)字類比轉(zhuǎn)換器1006。綜上所述，量化電路所采用的量化方法可包含有以下的步驟使用一量化器來產(chǎn)生一輸入電壓的一量化輸出，包含有依據(jù)該輸入電壓來產(chǎn)生一相位信號，以及通過執(zhí)行一相位差數(shù)字化操作，來依據(jù)該相位信號的一相位輸入以及一參考相位輸入的一相位差以產(chǎn)生該量化輸出；以及依據(jù)該量化輸出，來對該相位差數(shù)字化操作進(jìn)行補(bǔ)償。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明說明書所做的均等變化與修飾， 皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種量化電路，包含有一量化器，包含有一電壓至相位轉(zhuǎn)換器，用以依據(jù)一輸入電壓來產(chǎn)生一相位信號；以及一相位差數(shù)字化模塊，用以依據(jù)該相位信號的一相位輸入以及一參考相位輸入之間的相位差，來產(chǎn)生一量化輸出；以及一補(bǔ)償子電路，用以依據(jù)該量化輸出，來對該相位差數(shù)字化模塊進(jìn)行補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的量化電路，其中該相位差數(shù)字化模塊包含有 一取樣器，用以取樣該相位信號的該相位輸入，以產(chǎn)生一量化相位輸入；以及一相位偵測器，耦接至該取樣器，用以比較該量化相位輸入與該參考相位輸入來產(chǎn)生該量化輸出。
3.如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的量化電路，其中該補(bǔ)償子電路通過依據(jù)該量化輸出來對該參考相位輸入的一比特序列進(jìn)行比特平移，以調(diào)整該參考相位輸入。
4.如權(quán)利要求3項(xiàng)所述的量化電路，其中該補(bǔ)償子電路通過在相同于該相位信號的一時鐘沿傳遞方向的一比特平移方向上調(diào)整該參考相位輸入，以于一相位域中執(zhí)行一減法操作。
5.如權(quán)利要求3項(xiàng)所述的量化電路，其中該補(bǔ)償子電路通過在相反于該相位信號的一時鐘沿傳遞方向的一比特平移方向上調(diào)整該參考相位輸入，以于一相位域中執(zhí)行一加法操作。
6.如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的量化電路，其中該相位差數(shù)字化模塊為一時間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以接收具有該相位輸入的相位信號以及具有該參考相位輸入的參考始時鐘信號，并將該參考時脈信號與該相位信號的相位差所對應(yīng)的時序差轉(zhuǎn)換成一數(shù)字表示，以作為該量化輸出。
7.如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的量化電路，其中該補(bǔ)償子電路包含一移位寄存器；一延遲單元，用以施加一預(yù)定延遲量至該量化輸出；一縮放單元，用以通過對該延遲單元的輸出進(jìn)行縮放處理，以調(diào)整施加于該參考相位輸入的實(shí)際補(bǔ)償；以及一控制單元，用以參照該縮放單元的輸出來決定出一移位控制，并將該移位控制施加于該移位寄存器來朝上/朝下平移該移位寄存器中所儲存比特；。
8.一種量化方法，包含有使用一量化器來產(chǎn)生一輸入電壓的一量化輸出，包含有 依據(jù)該輸入電壓來產(chǎn)生一相位信號；以及通過執(zhí)行一相位差數(shù)字化操作，來依據(jù)該相位信號的一相位輸入以及一參考相位輸入之間的相位差以產(chǎn)生該量化輸出；以及依據(jù)該量化輸出，來對該相位差數(shù)字化操作進(jìn)行補(bǔ)償。
9.如權(quán)利要求8項(xiàng)所述的量化方法，其中執(zhí)行該相位差數(shù)字化操作的步驟包含有 取樣該相位信號的該相位輸入，以產(chǎn)生一量化相位輸入；以及比較該量化相位輸入與該參考相位輸入來產(chǎn)生該量化輸出。
10.如權(quán)利要求8項(xiàng)所述的量化方法，其中對該相位差數(shù)字化操作進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟襟E包含有依據(jù)該量化輸出，來對該參考相位輸入的一比特序列進(jìn)行比特平移。
11.如權(quán)利要求10項(xiàng)所述的量化方法，其中對該參考相位輸入的該比特序列進(jìn)行比特平移的步驟包含有通過在相同于該相位信號的一時鐘沿傳遞方向的一比特平移方向上調(diào)整該參考相位輸入，以于一相位域中執(zhí)行一減法操作。
12.如權(quán)利要求10項(xiàng)所述的量化方法，其中對該參考相位輸入的該比特序列進(jìn)行比特平移的步驟包含有通過在相反于該相位信號的一時鐘沿傳遞方向的一比特平移方向上調(diào)整該參考相位輸入，以于一相位域中執(zhí)行一加法操作。
13.如權(quán)利要求8項(xiàng)所述的量化方法，其中該相位差數(shù)字化操作包含有一時間至數(shù)字轉(zhuǎn)換操作，該時間至數(shù)字轉(zhuǎn)換操作包含有接收具有該相位輸入的相位信號以及具有該參考相位輸入的參考時鐘信號，并將該參考時鐘信號與該相位信號的相位差所對應(yīng)的時序差轉(zhuǎn)換成一數(shù)字表示，以作為該量化輸出ο
14.一種連續(xù)時間三角積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包含有一加法器，用以自一模擬輸入信號中減去一反饋信號；一回路濾波器，用以依據(jù)該加法器的一輸出，來產(chǎn)生一輸入電壓；如權(quán)利要求1 7任一所述的一量化電路；以及一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用以依據(jù)該量化電路產(chǎn)生的量化輸出，來產(chǎn)生該反饋信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種量化電路，其包含有一量化器以及一補(bǔ)償子電路。該量化器包含有一電壓至相位轉(zhuǎn)換器以及一相位差數(shù)字化模塊。該電壓至相位轉(zhuǎn)換器用以依據(jù)一輸入電壓來產(chǎn)生一相位信號。該相位差數(shù)字化模塊用以依據(jù)該相位信號之一相位輸入以及一參考相位輸入之一相位差，來產(chǎn)生一量化輸出。該補(bǔ)償子電路用以依據(jù)該量化輸出，來對該相位差數(shù)字化模塊進(jìn)行補(bǔ)償。舉例來說，該相位差數(shù)字化模塊可于一相位域被適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償而無需調(diào)整/改變該量化器的輸出，因此，當(dāng)該量化電路應(yīng)用于一連續(xù)時間三角積分類比數(shù)字轉(zhuǎn)換器時，便可輕易地提供額外回路延遲補(bǔ)償。
文檔編號H03M1/52GK102468854SQ20111033682
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者黃勝瑞 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司