三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包含有一三角積分調(diào)變器、一第一抽取濾波器以及一誤差抑制電路。該三角積分調(diào)變器接收一模擬輸入，并且將該模擬輸入轉(zhuǎn)換為一第一數(shù)字輸出。該第一抽取濾波器耦接至該三角積分調(diào)變器，且依據(jù)該第一數(shù)字輸出而產(chǎn)生一第二數(shù)字輸出。該誤差抑制電路耦接至該第一抽取濾波器，并且接收一誤差輸入，并且依據(jù)該誤差輸入來(lái)將一誤差輸出注入該第二數(shù)字輸出。通過(guò)本發(fā)明，得以讓因誤差饋入該三角積分調(diào)變器的輸入端所造成的不良影響獲得改善。
【專利說(shuō)明】三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明所揭露的實(shí)施例是關(guān)于如何將一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號(hào)，更具體地說(shuō)，是關(guān)于一種可抑制誤差的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往的信號(hào)處理多是仰賴模擬電路設(shè)計(jì)，但近來(lái)在許多領(lǐng)域中，數(shù)字信號(hào)處理逐漸取代模擬電路，其中需要靠模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(delta-sigma analog-to-digital converter, Δ ΣADC)可以將大范圍頻寬(從直流到數(shù)百萬(wàn)赫茲)內(nèi)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的核心部分是一三角積分調(diào)變器，其負(fù)責(zé)將模擬輸入信號(hào)數(shù)字化并減少低頻噪聲。此架構(gòu)具有噪聲整型(noise shaping)功能,可將低頻噪聲(例如量化噪聲)往高頻方向推出頻帶內(nèi)(in-band)(亦即所要的頻帶)之外。由于三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有噪聲整型功能，在低頻、高精確度的應(yīng)用中相當(dāng)受到歡迎。
[0003]三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包含有一加法器(可使用一運(yùn)算放大器來(lái)執(zhí)行減法)、一回路濾波器、一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器位于介于該加法器的一輸入節(jié)點(diǎn)以及該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一輸出節(jié)點(diǎn)的一回授路徑之上，因此，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的一誤差會(huì)被饋入該加法器，且被視為該三角積分調(diào)變器的一輸入信號(hào)，這樣一來(lái)便無(wú)法通過(guò)該三角積分調(diào)變器的噪聲整型來(lái)有效抑制該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的誤差。有鑒于此，本領(lǐng)域亟需一種噪聲抑制機(jī)制，來(lái)解決因誤差饋入至該三角積分調(diào)變器的輸入端所造成的不良影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]依據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，提出一種可抑制誤差的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以解決上述問(wèn)題。
[0005]依據(jù)本發(fā)明的一第一實(shí)施例，揭露一種三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(delta-sigmaanalog-to-digital converter),包含有一三角積分調(diào)變器、一第一抽取濾波器以及一誤差抑制電路。該三角積分調(diào)變器用來(lái)接收一模擬輸入，并且將該模擬輸入轉(zhuǎn)換為一第一數(shù)字輸出。該第一抽取濾波器(decimation filter)耦接至該三角積分調(diào)變器，且該第一抽取濾波器用來(lái)依據(jù)該第一數(shù)字輸出而產(chǎn)生一第二數(shù)字輸出。以及該誤差抑制電路耦接至該第一抽取濾波器，且該誤差抑制電路用來(lái)接收一誤差輸入，并且依據(jù)該誤差輸入來(lái)將一誤差輸出注入至該第二數(shù)字輸出。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一第二實(shí)施例，揭露一種三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(delta-sigmaanalog-to-digital converter),包含有一三角積分調(diào)變器、一第一信號(hào)處理電路以及一誤差抑制電路。該三角積分調(diào)變器用來(lái)接收一模擬輸入，并且將該模擬輸入轉(zhuǎn)換為一第一數(shù)字輸出。該第一信號(hào)處理電路耦接至該三角積分調(diào)變器，且該第一信號(hào)處理電路用來(lái)調(diào)整該第一數(shù)字輸出以產(chǎn)生一第二數(shù)字輸出。以及該誤差抑制電路耦接至該第一信號(hào)處理電路，且該誤差抑制電路用來(lái)接收一誤差輸入，并且依據(jù)該誤差輸入來(lái)將一誤差輸出注入至該第二數(shù)字輸出。該誤差輸入是該三角積分調(diào)變器的一誤差。
[0007]本發(fā)明提出一種具有誤差抑制能力的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，得以讓因誤差饋入該三角積分調(diào)變器的輸入端所造成的不良影響獲得改善。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是具備誤差抑制功能的一示范性三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的示意圖；
[0009]圖2是圖1的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一等效電路的示意圖；
[0010]圖3為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具備誤差抑制能力的一過(guò)取樣三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的不意圖； [0011]圖4為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的具備誤差抑制能力的一過(guò)取樣三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的示意圖；
[0012]圖5為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一抽取濾波器的示意圖。
[0013]附圖標(biāo)記
[0014]100,300,400三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
[0015]102三角積分調(diào)變器
[0016]104,304,404誤差抑制電路
[0017]112、124、126、316 加法器
[0018]114回路濾波器
[0019]116模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
[0020]118、122數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器
[0021]306、506、314抽取濾波器
[0022]312頻帶內(nèi)濾波器
[0023]507_1 ~507_N抽取級(jí)
【具體實(shí)施方式】
[0024]在說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求書(shū)當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)指稱特定的元件。所屬領(lǐng)域中普通技術(shù)人員應(yīng)可理解，制造商可能會(huì)用不同的名詞來(lái)稱呼同樣的元件。本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求書(shū)并不以名稱的差異來(lái)作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)貝U。在通篇說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”為一開(kāi)放式的用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一詞在此是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耦接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或通過(guò)其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
[0025]圖1是具有誤差抑制功能的一示范性三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的示意圖。三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器100包含有一三角積分調(diào)變器102以及一誤差抑制電路104。三角積分調(diào)變器102包含有一加法器112 (例如，實(shí)作上可使用一運(yùn)算放大器對(duì)信號(hào)執(zhí)行減法)、一回路濾波器114 (例如可具有一個(gè)或是多個(gè)積分器)、一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器116以及一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器118。三角積分調(diào)變器102用來(lái)接收一模擬輸入Vin，并且將模擬輸入Vin轉(zhuǎn)換為一數(shù)字輸出Dqu/。由于熟習(xí)此領(lǐng)域者應(yīng)能輕易了解三角積分調(diào)變器102的操作，為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，在此便不作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器118位于介于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器116的一輸出節(jié)點(diǎn)以及加法器112的一輸入節(jié)點(diǎn)之間的一回授路徑之上，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器118的一誤差可被當(dāng)作是輸入三角積分調(diào)變器102的輸入端的一輸入。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器118可以用數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器122以及一加法器124來(lái)代表，其中數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器122的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差Edac a顯示于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器122的輸出端，通過(guò)加法器124和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器122的一輸出相加。舉例來(lái)說(shuō)，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差可能是導(dǎo)因于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器不匹配(即數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器122的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器單元間的不匹配)。誤差抑制電路104可利用回路濾波器114的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差整型，更具體地說(shuō)，通過(guò)將誤差抑制電路104耦接至三角積分調(diào)變器102，可將數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器122所導(dǎo)致的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差Eim a利用三角積分調(diào)變器102的噪聲轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)進(jìn)行整型，并且產(chǎn)生一誤差抑制數(shù)字輸出Dtot。如圖1所不，可利用一加法器126來(lái)實(shí)現(xiàn)誤差抑制電路104,其中加法器126會(huì)將一誤差輸入EDAC—D加入前面的三角積分調(diào)變器102的數(shù)字輸出Dot/。應(yīng)注意的是，任何可行的方法都可用于測(cè)量數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差Eim a的大小，而誤差輸入EDAC D是所測(cè)量到的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差Eda。―A的一數(shù)字化結(jié)果。
[0027]對(duì)于饋入至三角積分調(diào)變器102的輸入的一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差(例如數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器不匹配)來(lái)說(shuō)，若是能夠于同一取樣周期中而在該數(shù)字輸出被補(bǔ)償，則如此操作會(huì)等效于直接從模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器116的輸出端將同樣誤差加入并且經(jīng)由三角積分調(diào)變器102的噪聲轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行整型。請(qǐng)參考圖2，圖2是圖1的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器100的一等效電路的示意圖。該等效電路中的加法器202為回路的一部分，因此，加法器202會(huì)將誤差輸入Eda。(其等同于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器122的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差)和數(shù)字輸出Dro/相加，而所得到的數(shù)字輸出Dtot會(huì)回授至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器122。假設(shè)回路濾波器114具有一頻率響應(yīng)H，且模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器116具有量化噪聲QNrasE，則數(shù)字輸出Dtot可以用以下的方程式來(lái)表示:
【權(quán)利要求】
1.一種三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包含有: 一三角積分調(diào)變器，用來(lái)接收一模擬輸入，并且將所述模擬輸入轉(zhuǎn)換為一第一數(shù)字輸出: 一第一抽取濾波器，耦接至所述三角積分調(diào)變器，所述第一抽取濾波器用來(lái)依據(jù)所述第一數(shù)字輸出而產(chǎn)生一第二數(shù)字輸出；以及 一誤差抑制電路，耦接至所述第一抽取濾波器，所述誤差抑制電路用來(lái)接收一誤差輸入，并且依據(jù)所述誤差輸入來(lái)將一誤差輸出注入所述第二數(shù)字輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一抽取濾波器包含有多個(gè)串接的抽取級(jí)，以及所述第二數(shù)字輸出是所述多個(gè)串接的抽取級(jí)中一特定抽取級(jí)的一輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述特定抽取級(jí)并非所述第一抽取濾波器的一最后一級(jí)的抽取級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述誤差輸入是所述三角積分調(diào)變器所導(dǎo)致的一誤差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述三角積分調(diào)變器包含有一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，且所述誤差輸入是一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差。
6.根據(jù) 權(quán)利要求5所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差是一靜態(tài)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差、一動(dòng)態(tài)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差或是由時(shí)脈抖動(dòng)所導(dǎo)致的一誤差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述誤差抑制電路包含有: 一頻帶內(nèi)濾波器，用來(lái)接收所述誤差輸入，并且依據(jù)所述誤差輸入產(chǎn)生一濾波后誤差輸入； 一第二抽取濾波器，耦接至所述頻帶內(nèi)濾波器，所述第二抽取濾波器用來(lái)依據(jù)所述濾波后誤差輸入而產(chǎn)生所述誤差輸出；以及 一加法器，耦接至所述第一抽取濾波器以及所述第二抽取濾波器，所述加法器用來(lái)將所述誤差輸出加入至所述第二數(shù)字輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述頻帶內(nèi)濾波器具有一頻帶內(nèi)頻率響應(yīng)，且所述頻帶內(nèi)頻率響應(yīng)具有一單位增益。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，誤差抑制電路包含有: 一第二抽取濾波器，用來(lái)接收所述誤差輸入，并且依據(jù)所述誤差輸入來(lái)產(chǎn)生所述誤差輸出；以及 一加法器，耦接至所述第一抽取濾波器以及所述第二抽取濾波器，所述加法器用來(lái)將所述誤差輸出加入至所述第二數(shù)字輸出。
10.一種三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包含有: 一三角積分調(diào)變器，用來(lái)接收一模擬輸入，并且將所述模擬輸入轉(zhuǎn)換為一第一數(shù)字輸出: 一第一信號(hào)處理電路，耦接至所述三角積分調(diào)變器，所述第一信號(hào)處理電路用來(lái)調(diào)整所述第一數(shù)字輸出以產(chǎn)生一第二數(shù)字輸出；以及 一誤差抑制電路，耦接至所述第一信號(hào)處理電路，所述誤差抑制電路用來(lái)接收一誤差輸入，并且依據(jù)所述誤差輸入來(lái)將一誤差輸出注入所述第二數(shù)字輸出； 其中所述誤差輸入是所述三角積分調(diào)變器所導(dǎo)致的一誤差。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一信號(hào)處理電路是一抽取濾波器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述抽取濾波器包含有多個(gè)串接的抽取級(jí)，以及所述第二數(shù)字輸出是所述多個(gè)串接的抽取級(jí)中一特定抽取級(jí)的一輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述特定抽取級(jí)并非所述第一抽取濾波器的一最后一級(jí)的抽取級(jí)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述三角積分調(diào)變器包含有一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，且所述誤差輸入是一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差是一靜態(tài)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差、一動(dòng)態(tài)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器誤差或是時(shí)脈抖動(dòng)所導(dǎo)致的一誤差。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述誤差抑制電路包含有:` 一頻帶內(nèi)濾波器，用來(lái)依據(jù)所述誤差輸入來(lái)產(chǎn)生一濾波后誤差輸入； 一第二信號(hào)處理電路，耦接至所述頻帶內(nèi)濾波器，所述第二信號(hào)處理電路用來(lái)調(diào)整所述濾波后誤差輸入以產(chǎn)生所述誤差輸出；以及 一加法器，耦接至所述第一信號(hào)處理電路以及所述第二信號(hào)處理電路，所述加法器用來(lái)將所述誤差輸出加入至所述第二數(shù)字輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，頻帶內(nèi)濾波器具有一頻帶內(nèi)頻率響應(yīng)，以及所述頻帶內(nèi)頻率響應(yīng)具有一單位增益。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一信號(hào)處理電路以及所述第二信號(hào)處理電路都是抽取濾波器。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，誤差抑制電路包含有: 一第二信號(hào)處理電路，用來(lái)調(diào)整所述誤差輸入以產(chǎn)生所述誤差輸出；以及 一加法器，耦接至所述第一信號(hào)處理電路以及所述第二信號(hào)處理電路，所述加法器用來(lái)將所述誤差輸出加入至所述第二數(shù)字輸出。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一信號(hào)處理電路以及所述第二信號(hào)處理電路都是抽取濾波器。
【文檔編號(hào)】H03M1/12GK103762983SQ201310403037
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月7日
【發(fā)明者】許云翔 申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司