優(yōu)先權(quán)要求
本申請要求mayurgurunathanvekar等人、并且于2016年1月15日提交的題為“circuits,systems,andmethodsforsynchronizationofsamplingandsampleratesetting”的美國臨時(shí)專利申請序列號(hào)62/279,282的優(yōu)先權(quán),其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
本公開一般涉及數(shù)據(jù)采樣技術(shù),更具體地涉及同步多個(gè)采樣信道。
背景技術(shù):
一些應(yīng)用需要由多個(gè)設(shè)備對(duì)相關(guān)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣。通常,必須在設(shè)備之間同步采樣以使設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)有用。例如,在聲納應(yīng)用中,發(fā)射或接收的聲波可以由多個(gè)設(shè)備采樣。為了計(jì)算來自采樣信號(hào)的飛行時(shí)間信息是準(zhǔn)確的,采樣必須同步。許多采樣應(yīng)用還需要設(shè)置采樣信號(hào)的特定輸出采樣率的能力,其可以與用于采樣的時(shí)鐘頻率不同和/或異步。
然而,當(dāng)嘗試在多個(gè)設(shè)備處同步采樣并且在這些設(shè)備處設(shè)置特定輸出采樣率時(shí),會(huì)出現(xiàn)問題。嘗試同步向每個(gè)設(shè)備提供采樣時(shí)鐘信號(hào)可能招致顯著的板設(shè)計(jì)開銷,因?yàn)榈矫總€(gè)設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)路由必須仔細(xì)匹配。使用一個(gè)設(shè)備作為主設(shè)備并且將其時(shí)鐘提供給其他設(shè)備可以類似地需要仔細(xì)的時(shí)鐘信號(hào)路由到每個(gè)其他設(shè)備以及主設(shè)備和從設(shè)備之間的采樣邊緣的補(bǔ)償。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
描述了用于使用單引腳接口來控制輸出數(shù)據(jù)速率的多個(gè)采樣電路之間同步的技術(shù)。該引腳上的信號(hào)的頻率或速率可以自動(dòng)確定并用于完成所需的輸出數(shù)據(jù)速率。還描述了用于使用單個(gè)引腳接口的技術(shù),其可以允許采樣設(shè)備在可以生成數(shù)據(jù)選通的主模式中操作,或者在可以接收轉(zhuǎn)換開始信號(hào)的從模式中操作。還描述了用于使用單引腳接口來控制多信道設(shè)備中的各個(gè)信道的帶寬和吞吐量的技術(shù)。例如,使用本公開的各種技術(shù),可以提供用于其他信道的整數(shù)倍速率控制,從而為不同信道提供變化的odr,這也可以控制感興趣的帶寬。
在一些示例中,本公開涉及一種用于同步多個(gè)采樣信道的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括被配置為接收表示odr的期望的odr信號(hào)的單輸出數(shù)據(jù)速率(odr)端子,被配置為接收期望的odr信號(hào)和第一時(shí)鐘信號(hào)并輸出與odr信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào)的同步電路,以及輸出表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率以及所述多個(gè)采樣信道中的至少一個(gè)的關(guān)系的數(shù)據(jù)信號(hào)。多個(gè)采樣通道中的至少一個(gè)包括采樣電路,其被配置為接收相應(yīng)的模擬輸入信號(hào)和第一時(shí)鐘信號(hào),并且基于模擬輸入信號(hào)以基于第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的速率輸出采樣信號(hào)以及速率設(shè)置電路,被配置為接收數(shù)據(jù)信號(hào)和第二時(shí)鐘信號(hào),并以輸出數(shù)據(jù)速率輸出表示相應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
在一些示例中,本公開涉及一種用于同步多個(gè)采樣信道的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于接收表示odr的期望的odr信號(hào)的裝置,用于接收期望的odr信號(hào)和第一時(shí)鐘信號(hào)的裝置,用于輸出與odr信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào)并輸出表示odr的關(guān)系的數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置到第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的裝置,用于接收相應(yīng)的模擬輸入信號(hào)和第一時(shí)鐘信號(hào)并且以基于第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的速率基于模擬輸入信號(hào)輸出采樣信號(hào)的裝置,以及用于接收所述數(shù)據(jù)信號(hào)和所述第二時(shí)鐘信號(hào),并以所述輸出數(shù)據(jù)速率輸出表示相應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
在一些示例中,本公開涉及一種用于同步多個(gè)采樣信道的方法。該方法包括經(jīng)由單輸出數(shù)據(jù)速率(odr)端子接收表示odr的期望的odr信號(hào),經(jīng)由同步電路接收期望的odr信號(hào)和第一時(shí)鐘信號(hào),經(jīng)由同步電路輸出第二時(shí)鐘信號(hào),其與所述odr信號(hào)同步,并且輸出表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系的數(shù)據(jù)信號(hào);通過采樣電路接收相應(yīng)的模擬輸入信號(hào)和所述第一時(shí)鐘信號(hào);以及輸出基于采樣的信號(hào)以基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的速率對(duì)所述模擬輸入信號(hào)進(jìn)行濾波,以及經(jīng)由速率設(shè)置電路接收所述數(shù)據(jù)信號(hào)和所述第二時(shí)鐘信號(hào),并且在所述輸出端處輸出表示相應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)速率。
該概述旨在提供本專利申請的主題的概述。其并不旨在提供本發(fā)明的排他性或窮盡性解釋。包括詳細(xì)描述以提供關(guān)于本專利申請的進(jìn)一步信息。
附圖說明
在不一定按比例繪制的附圖中,相同的附圖標(biāo)記可以在不同的視圖中描述相似的部件。具有不同字母后綴的相同數(shù)字可表示類似組件的不同實(shí)例。附圖通過示例而非限制的方式總體示出了本文獻(xiàn)中討論的各種實(shí)施例。
圖1描繪了提供采樣和采樣率設(shè)置的改進(jìn)同步的采樣設(shè)備的實(shí)施例。
圖2描繪了采樣電路的實(shí)施例,其中采樣電路包括具有σ-δ調(diào)制器和抽取濾波器的σ-δadc。
圖3描繪速率設(shè)置電路的實(shí)施例,其中速率包括具有sinc濾波器和有限脈沖響應(yīng)或無限脈沖響應(yīng)濾波器的抽取電路。
圖4描繪了同步電路的實(shí)施例。
圖5描繪了采樣和速率設(shè)置系統(tǒng)的實(shí)施例。
圖6描繪經(jīng)配置以提供主模式操作和從模式操作的取樣裝置的實(shí)施例。
圖7描繪了具有多個(gè)采樣通道的采樣裝置的另一個(gè)實(shí)施例。
圖8描繪了具有多個(gè)采樣通道的采樣裝置的另一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
如上所述,當(dāng)嘗試在多個(gè)設(shè)備處同步采樣并且在這些設(shè)備處設(shè)置特定輸出采樣率時(shí),可能出現(xiàn)問題。嘗試同步向每個(gè)設(shè)備提供采樣時(shí)鐘信號(hào)可能招致顯著的板設(shè)計(jì)開銷,因?yàn)榈矫總€(gè)設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)路由必須仔細(xì)匹配。因此,需要用于在多個(gè)設(shè)備處同步采樣和采樣率設(shè)置而不招致伴隨的復(fù)雜設(shè)備間板設(shè)計(jì)的開銷的電路,系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明描述用于使用單引腳接口來控制輸出數(shù)據(jù)速率的多個(gè)采樣電路之間的同步的技術(shù)。使用下面描述的各種技術(shù),可以自動(dòng)確定該管腳上的信號(hào)的頻率或速率,并用于實(shí)現(xiàn)所需的輸出數(shù)據(jù)速率。
還描述了用于使用單引腳接口的技術(shù),其可以允許采樣裝置在主模式(例如,作為σ-δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc))中操作,其可以生成數(shù)據(jù)選通,或者在從模式下,例如作為逐次逼近寄存器(sar)adc,其可以接收轉(zhuǎn)換開始信號(hào)。
還描述了用于使用單引腳接口來控制多信道設(shè)備中的各個(gè)信道的帶寬和吞吐量的技術(shù)。例如,使用本公開的各種技術(shù),可以提供其他信道的整數(shù)倍速率控制,例如輸出數(shù)據(jù)速率(odr)/2,(odr)/4等,從而為不同的信道提供變化的odr,也可以控制感興趣的帶寬。
圖1描繪了提供采樣和采樣率設(shè)置的改進(jìn)同步的采樣設(shè)備10的實(shí)施例。采樣裝置10可以包括采樣電路12,同步電路14和速率設(shè)置電路16。
采樣電路12可以接收模擬輸入信號(hào)vin和時(shí)鐘信號(hào)clk,并且基于模擬輸入信號(hào)vin以基于時(shí)鐘信號(hào)的頻率的速率輸出采樣信號(hào)x。采樣電路12可以是作為模數(shù)轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)調(diào)制等的一部分執(zhí)行采樣的電路。例如,采樣電路12可以是模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc),其接收模擬輸入信號(hào)vin,并且以某一采樣率采樣并將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)dout作為采樣信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例中,采樣電路12可以是調(diào)制器電路,例如σ-δ調(diào)制器,其接收模擬輸入信號(hào)vin,并對(duì)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行采樣和調(diào)制,以產(chǎn)生具有特定調(diào)制速率的相應(yīng)調(diào)制信號(hào)作為采樣信號(hào)。
如上所述,當(dāng)在系統(tǒng)中使用多個(gè)設(shè)備以在相同點(diǎn)處采樣數(shù)據(jù)并且流化數(shù)字化數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)當(dāng)同步設(shè)備,以便為每個(gè)設(shè)備和接收的數(shù)據(jù)定義公共起始點(diǎn)。然而,在這種情況下,對(duì)在其自己的系統(tǒng)時(shí)鐘下操作的不同設(shè)備進(jìn)行同步可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。
本發(fā)明描述用于使用單引腳接口來控制輸出數(shù)據(jù)速率的多個(gè)采樣電路之間的同步的技術(shù)。使用下面描述的各種技術(shù),可以自動(dòng)確定該管腳上的信號(hào)的頻率或速率,并用于實(shí)現(xiàn)所需的輸出數(shù)據(jù)速率。
有利地,可以使用這些技術(shù)來簡化板路由。板路由對(duì)于較慢的信號(hào)更容易。由于odr通常低于采樣時(shí)鐘的速率,這些技術(shù)可以幫助電路板布線。
根據(jù)本公開,同步電路14可以包括單引腳接口,即單個(gè)odr端子17,以控制輸出數(shù)據(jù)速率。單個(gè)odr端子17上的信號(hào)的頻率或速率可以確定所需的輸出數(shù)據(jù)速率。例如,頻率檢測器(例如,數(shù)字鎖相環(huán)和比率計(jì)算器)可以根據(jù)odr終端17上的輸入信號(hào)自動(dòng)確定期望的輸出數(shù)據(jù)速率。在一些示例實(shí)現(xiàn)中,一旦確定了輸出數(shù)據(jù)速率,整數(shù)或分?jǐn)?shù)抽取鏈可以執(zhí)行速率轉(zhuǎn)換。
單個(gè)odr端子17被配置為接收表示odr的期望的odr信號(hào)。同步電路14可以接收時(shí)鐘信號(hào)clk和期望的odr信號(hào),并且提供第二同步時(shí)鐘信號(hào)clk2和指示odr與第一時(shí)鐘信號(hào)頻率clk的比率的數(shù)據(jù)信號(hào)rd。換句話說,同步電路14被配置為接收期望的odr信號(hào)和第一時(shí)鐘信號(hào)clk,輸出與odr信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào)clk2,并且輸出表示odr與頻率的關(guān)系的數(shù)據(jù)信號(hào)rd的第一時(shí)鐘信號(hào)clk。在一些示例中,第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率高于第二時(shí)鐘信號(hào)的頻率和odr的頻率。
在一些示例配置中,同步電路14可以包括數(shù)字鎖相環(huán)(pll)電路,(例如,圖4的數(shù)字pll電路26)和比率數(shù)據(jù)計(jì)算電路(例如,圖4的比率數(shù)據(jù)計(jì)算電路28)。接收的輸出數(shù)據(jù)速率可以采取期望的輸出數(shù)據(jù)速率的時(shí)鐘信號(hào)的形式。數(shù)字鎖相環(huán)電路可以接收輸出數(shù)據(jù)速率信號(hào)并且生成與輸出數(shù)據(jù)速率信號(hào)同步的時(shí)鐘信號(hào)clk2。因此,同步時(shí)鐘信號(hào)可以獨(dú)立于輸出數(shù)據(jù)速率信號(hào)中存在的任何抖動(dòng)。
使用數(shù)字鎖相環(huán)可以提供多個(gè)好處。例如,輸出數(shù)據(jù)速率引腳上的抖動(dòng)對(duì)性能幾乎沒有影響,從而放寬了電路板布線上的任何約束。此外,采樣時(shí)鐘上的抖動(dòng)對(duì)最終性能幾乎沒有影響。
比率數(shù)據(jù)計(jì)算電路可以接收期望的輸出數(shù)據(jù)速率和時(shí)鐘信號(hào)clk并計(jì)算比率數(shù)據(jù)rd。比率數(shù)據(jù)可以具有與速率設(shè)置電路16的實(shí)施例所需的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的性質(zhì)。例如,比率數(shù)據(jù)可以包括設(shè)置輸出速率相對(duì)于所需的濾波器系數(shù),采樣間位置參數(shù)等中的一個(gè)或多個(gè)到第一時(shí)鐘信號(hào)的速率,以實(shí)現(xiàn)諸如內(nèi)插,抽取等的輸出數(shù)據(jù)速率設(shè)置操作。
速率設(shè)置電路16可以接收采樣信號(hào)x,第二時(shí)鐘信號(hào)clk2和表示odr與第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率(例如比率數(shù)據(jù)rd)的關(guān)系的數(shù)據(jù)信號(hào),并且提供數(shù)字輸出dout輸出數(shù)據(jù)速率。在一些實(shí)施例中,采樣電路12和速率設(shè)置電路16可以一起分別是模數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)鏈中的組件,例如σ-δ調(diào)制器和抽取電路。在其他實(shí)施例中,采樣率設(shè)置電路16可以獨(dú)立于采樣電路12的操作來設(shè)置采樣率。例如,采樣率設(shè)置電路16可以是采樣率轉(zhuǎn)換器,其可以接收第一采樣處的第一數(shù)字信號(hào)并以第二采樣率提供第二數(shù)字信號(hào)。
圖2描繪了采樣電路12的實(shí)施例,其中采樣電路可以包括具有σ-δ調(diào)制器18和抽取濾波器20的σ-δadc。如上所述,在其他實(shí)施例中,采樣電路12可以包括σ-δ調(diào)制器18。在一些實(shí)施例中,σ-δadc和/或σ-δ調(diào)制器可以是過采樣σ-δadc和/或過采樣σ-δ調(diào)制器。采樣電路12還可以包括其他類型的adc,諸如逐次逼近(sar)adc,流水線adc,閃速adc等,或其他類型的調(diào)制器。
圖3描繪速率設(shè)置電路16的實(shí)施例,其中速率設(shè)置電路可以包括具有一個(gè)或多個(gè)濾波器的抽取電路,例如sinc濾波器22和有限脈沖響應(yīng)(fir)或無限脈沖響應(yīng)(iir)濾波器24。在一些實(shí)施例中,采樣電路12和速率設(shè)置電路16可以一起形成σ-δadc,如圖2所示,其中采樣電路12包括σ-δ調(diào)制器18,并且速率設(shè)置電路16包括抽取濾波器20。
圖4描繪了同步電路14的實(shí)施例。如上所述,同步電路14可以包括數(shù)字鎖相環(huán)電路26和比率數(shù)據(jù)計(jì)算電路28。通常,數(shù)字鎖相環(huán)電路26和比率數(shù)據(jù)計(jì)算電路28負(fù)責(zé)確定抽取比率并將該比率提供給抽取鏈,例如圖3的速率設(shè)置電路16。
圖1的采樣裝置10可以提供在多個(gè)采樣信道之間的采樣和采樣率設(shè)置的改善的同步,如下面關(guān)于圖5所描述的。
圖5描繪了用于同步多個(gè)采樣信道的采樣和速率設(shè)置系統(tǒng)30的實(shí)施例。系統(tǒng)30可以包括多個(gè)采樣通道中的至少一個(gè),例如圖1的多個(gè)采樣裝置10中的至少一個(gè)。圖1中示出為圖1中的采樣裝置10a-10n。5(統(tǒng)稱為“采樣裝置10”)。
每個(gè)采樣裝置10a-10n可以接收相應(yīng)的模擬輸入信號(hào)vin1-vinn,時(shí)鐘信號(hào)和輸出數(shù)據(jù)速率信號(hào),并提供相應(yīng)的數(shù)字輸出信號(hào)dout1-doutn。采樣和速率設(shè)置系統(tǒng)30可以通過消除對(duì)包含系統(tǒng)的板的復(fù)雜和精確的時(shí)鐘信號(hào)路由的需要來提供改進(jìn)的同步,因?yàn)椴蓸釉O(shè)備10可以各自提供同步的數(shù)字輸出和根據(jù)odr設(shè)置的速率信號(hào)。在其他實(shí)施例中,采樣裝置10可以各自接收不同的模擬輸入信號(hào)和/或不同的輸出數(shù)據(jù)速率信號(hào)。
在一些示例配置中,多個(gè)采樣通道,例如多個(gè)采樣裝置10a-10n,位于多個(gè)采樣裝置中。在一些示例配置中,多個(gè)采樣裝置位于同一電路板上。如上所述,采樣電路12可以包括σ-δadc以及其他類型的adc,諸如逐次逼近(sar)adc,流水線adc,閃速adc等,或其他類型的調(diào)制器。saradc接口可以直接向模擬采樣電路提供“轉(zhuǎn)換開始”信號(hào)的原理工作。在saradc中,可以以轉(zhuǎn)換開始速率直接對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣,并使用更快的數(shù)據(jù)時(shí)鐘。然后可以以與轉(zhuǎn)換開始信號(hào)相同的速率發(fā)送后處理的數(shù)據(jù)。器件工作在從模式,并在請求時(shí)響應(yīng)轉(zhuǎn)換開始。
在σ-δadc中,輸入可以被過采樣,并且與saradc不同,輸入信號(hào)不以奈奎斯特速率采樣,而是通常以大的過采樣比采樣。在σ-δadc接口中,可通過寄存器寫操作設(shè)置輸出數(shù)據(jù)速率,器件可以與請求的速率一起生成輸出選通信號(hào)。σ-δadc器件充當(dāng)主器件,其中與作為從器件操作的saradc器件相比,數(shù)據(jù)選通器件由器件產(chǎn)生。
本發(fā)明描述用于使用單個(gè)引腳接口的技術(shù),所述單個(gè)引腳接口可允許取樣裝置以主模式(例如,作為σ-δadc)操作,其可產(chǎn)生數(shù)據(jù)選通,或者處于從模式,例如作為逐次逼近寄存器(sar)adc,可以接收轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。使用這些技術(shù),例如,saradc接口和σ-δadc接口可以組合成單個(gè)接口。在圖2中描繪了示例實(shí)現(xiàn)。6并如下所述。
圖6描繪經(jīng)配置以提供主模式操作和從模式操作的取樣裝置的實(shí)施例。采樣裝置40可以包括采樣電路12,同步電路42,速率設(shè)置電路16和主/從控制電路44。采樣電路12和速率設(shè)置電路16可以被配置為如上所述地操作到圖1的實(shí)施例。同步電路42可以包括類似于圖4的同步電路14的組件。
同步電路42可以被配置為在主模式或從模式中操作。同步電路42可以包括單個(gè)雙向odr端子17,其被配置為當(dāng)在從模式下操作時(shí)接收表示odr的期望的odr信號(hào),并且當(dāng)在主模式下操作時(shí)輸出時(shí)鐘信號(hào)。
當(dāng)單引腳接口(例如,單引腳odr端子17)用作輸入時(shí),可以實(shí)現(xiàn)從模式。當(dāng)被提供給系統(tǒng)時(shí),可以將轉(zhuǎn)換開始信號(hào)和期望的odr信號(hào)輸入到同步電路42,其可以確定所需的速率轉(zhuǎn)換。通常,速率轉(zhuǎn)換可以使得輸出速率可以小于輸入采樣數(shù)據(jù)速率。
當(dāng)需要主模式操作時(shí),用戶可以例如經(jīng)由可用的寄存器接口(未示出)直接輸入期望的odr或抽取。使用抽取輸入,同步電路42可以在單引腳接口17上,例如在雙向單引腳odr端子17上以所請求的速率生成和輸出時(shí)鐘信號(hào)或選通。
同步電路42可以包括數(shù)字鎖相環(huán)電路和比率數(shù)據(jù)計(jì)算電路,例如,如圖1所示。在從模式中,同步電路42可以如上文關(guān)于圖4的實(shí)施例所討論的那樣操作。
主/從電路44可以接收指示作為主設(shè)備或從設(shè)備的采樣設(shè)備40的期望操作模式的主/從數(shù)據(jù)信號(hào)ms,并且生成控制數(shù)據(jù)信號(hào)ctl并將其輸出到同步電路42在所需的操作模式。如果所接收的主/從數(shù)據(jù)信號(hào)ms指示采樣設(shè)備40應(yīng)當(dāng)以從模式操作,則控制數(shù)據(jù)信號(hào)ctl可以將同步電路42配置為作為從設(shè)備操作,如上面關(guān)于圖1的實(shí)施例所討論的,并且在單個(gè)odr端子17上接收期望的odr信號(hào)。
如果主/從數(shù)據(jù)信號(hào)ms指示采樣設(shè)備40應(yīng)當(dāng)在主模式下操作,則控制信號(hào)ctl可以將同步電路42配置為作為主設(shè)備操作。在一些示例中,由主/從電路44接收的主/從電路可以存儲(chǔ)在寄存器(未示出)中的主/從數(shù)據(jù)信號(hào)ms可以包括期望的odr或抽取,并且控制數(shù)據(jù)信號(hào)ctl可以向同步電路42指示期望的odr或抽取。
在主模式中,同步電路42可以接收指示期望的odr的控制數(shù)據(jù)信號(hào)ctl,并且如上面關(guān)于圖1所述的那樣將第二時(shí)鐘信號(hào)clk2和比率數(shù)據(jù)rd提供給速率設(shè)置電路16。另外,當(dāng)在主模式下操作時(shí),同步電路42還可以經(jīng)由單個(gè)odr端子17輸出第二時(shí)鐘信號(hào)clk2。
數(shù)字鎖相環(huán)電路可以使用指示期望的odr的控制數(shù)據(jù)信號(hào)ctl來產(chǎn)生第二時(shí)鐘信號(hào)clk2。如上所述,當(dāng)在從模式下操作時(shí),信號(hào)odr端子17可以接收期望的odr信號(hào)。
采樣裝置40還可以可選地包括數(shù)據(jù)串行器電路46。數(shù)據(jù)串行器電路46可以從速率設(shè)置電路16接收數(shù)據(jù)輸出dout,并且基于數(shù)據(jù)輸出dout提供串行化數(shù)據(jù)信號(hào)ds,并提供串行化數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)sclk。
在一些實(shí)施例中,采樣電路12可以實(shí)現(xiàn)為模擬電路,而同步電路42,速率設(shè)置電路16,主/從電路44和數(shù)據(jù)串行器電路46可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)數(shù)字電路。
返回圖5,在一些實(shí)施例中,采樣系統(tǒng)30的多個(gè)采樣裝置10中的一個(gè)或多個(gè)可以類似于圖6的采樣裝置40,而其余的采樣裝置可以類似于根據(jù)圖1的采樣裝置10。在這樣的實(shí)施例中,圖5的采樣裝置10中的至少一個(gè)可以在主模式下操作以在輸出數(shù)據(jù)速率終端17上生成odr信號(hào),并且其余設(shè)備可以如上面關(guān)于圖1所討論的那樣操作或在從模式中以在輸出數(shù)據(jù)速率終端17上接收期望的odr信號(hào)。
在一些示例實(shí)現(xiàn)中,單個(gè)采樣設(shè)備還可以包括多個(gè)采樣通道,如圖7所示。例如,圖7可以允許使用單引腳接口的多通道器件中的單個(gè)通道的帶寬和吞吐量控制。例如,使用本公開的各種技術(shù),可以提供其他采樣通道的整數(shù)倍速率控制,例如輸出數(shù)據(jù)速率(odr)/2,(odr)/4等,從而為不同的信道提供變化的odr,這也可以控制感興趣的帶寬。輸出帶寬通常是odr的倍數(shù)“x”,例如0.4×odr等。利用這樣的配置,當(dāng)較低輸入頻率音調(diào)正在被輸入時(shí),信噪比(snr)可以隨著odr的減小而改善提供在相鄰?fù)ǖ乐小?/p>
圖7描繪了具有多個(gè)采樣通道的采樣設(shè)備的另一實(shí)施例,具有基于圖1的采樣設(shè)備10的架構(gòu)。采樣裝置50可以包括多個(gè)采樣通道,示為采樣電路12a-12n(統(tǒng)稱為“采樣電路12”)。此外,采樣裝置50可以包括多個(gè)速率設(shè)置電路16a-16n(統(tǒng)稱為“速率設(shè)置電路16”)和同步電路14。
每個(gè)采樣電路12可以與相應(yīng)的速率設(shè)置電路16配對(duì)。例如,采樣電路12a可以與速率設(shè)置電路16a配對(duì),采樣電路12b可以與速率設(shè)置電路16b配對(duì),等等。采樣電路12和速率設(shè)置電路16的每個(gè)配對(duì)組合可以被配置為如上文關(guān)于圖1的實(shí)施例所討論的那樣操作。
同步電路14還可以被配置為如上文關(guān)于圖1的實(shí)施例所討論的那樣操作。除了其可以向每個(gè)速率設(shè)置電路16提供多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào)clk2a-clk2n和比率數(shù)據(jù)信號(hào)rd1-rdn中的相應(yīng)一個(gè)之外。例如,同步電路14可以提供第二時(shí)鐘信號(hào)clk2a和比率數(shù)據(jù)信號(hào)rd1到速率設(shè)置電路16a,第二時(shí)鐘信號(hào)clk2b和比率數(shù)據(jù)信號(hào)rd2到速率設(shè)置電路16b,等等。
在一些實(shí)施例中,同步電路14可以定制用于每個(gè)速率設(shè)置電路16的第二時(shí)鐘信號(hào)和比率數(shù)據(jù)信號(hào),以使采樣設(shè)備50能夠以多個(gè)對(duì)應(yīng)的不同采樣率提供數(shù)字輸出dout。例如,同步電路14可以被配置為以輸出數(shù)據(jù)速率的不同倍數(shù)的預(yù)定組合向多個(gè)速率設(shè)置電路提供第二時(shí)鐘信號(hào)和比率數(shù)據(jù)信號(hào)。
在其他實(shí)施例中,同步電路14可以向速率設(shè)置電路16的第一子集或組提供相同的第二時(shí)鐘信號(hào)和比率數(shù)據(jù)信號(hào),并且向速率設(shè)置電路16的第二子集或組提供不同的第二時(shí)鐘信號(hào)和比率數(shù)據(jù)信號(hào)。以使采樣裝置能夠以相同和不同采樣率的混合提供數(shù)字輸出。換句話說,多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào)可以包括至少第一和第二組第二時(shí)鐘信號(hào),其中第一組第二時(shí)鐘信號(hào)具有與第二組第二時(shí)鐘信號(hào)不同的頻率,其中多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)包括至少第一和第二組數(shù)據(jù)信號(hào),例如比率數(shù)據(jù),并且其中第一組數(shù)據(jù)信號(hào)不同于第二組數(shù)據(jù)信號(hào)。
圖8描繪了具有多個(gè)采樣通道的采樣設(shè)備的另一實(shí)施例,具有基于圖1的采樣設(shè)備的架構(gòu)。采樣裝置60可以包括多個(gè)采樣電路12a-12n,多個(gè)速率設(shè)置電路16a-16n,同步電路14和主/從控制電路44。
每個(gè)采樣電路12可以與相應(yīng)的速率設(shè)置電路16配對(duì)。例如,采樣電路12a可以與速率設(shè)置電路16a配對(duì),采樣電路12b可以與速率設(shè)置電路16b配對(duì),等等。采樣電路12和速率設(shè)置電路16的每個(gè)配對(duì)組合可以被配置為如上文關(guān)于圖6的實(shí)施例所討論的那樣操作。
同步電路14還可以被配置為如上文關(guān)于圖6的實(shí)施例所討論的那樣操作。除了其可以向每個(gè)速率設(shè)置電路16提供多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào)clk2a-clk2n和比率數(shù)據(jù)信號(hào)rd1-rdn中的相應(yīng)一個(gè)之外。例如,同步電路14可以提供第二時(shí)鐘信號(hào)clk2a和比率數(shù)據(jù)信號(hào)rd1到速率設(shè)置電路16a,第二時(shí)鐘信號(hào)clk2b和比率數(shù)據(jù)信號(hào)rd2到速率設(shè)置電路16b,等等。
在一些實(shí)施例中,同步電路14可以定制用于每個(gè)速率設(shè)置電路16的第二時(shí)鐘信號(hào)clk2a-clk2n和比率數(shù)據(jù)信號(hào)rd1-rdn,以使采樣裝置60能夠以多個(gè)相應(yīng)的不同采樣率提供數(shù)字輸出dout。例如,同步電路14可以接收可以為不同信道提供變化的odr的odr乘法器信號(hào),其還可以控制感興趣的帶寬。odr乘法器信號(hào)可以允許其他采樣通道的整數(shù)倍速率控制,例如,輸出數(shù)據(jù)速率(odr)/2,(odr)/4等。如上所述,主/從控制數(shù)據(jù)信號(hào)ctl可以指示主控或從模式。
在其他實(shí)施例中,同步電路14可以向速率設(shè)置電路16的第一子集或組提供相同的第二時(shí)鐘信號(hào)和比率數(shù)據(jù)信號(hào),并且向速率設(shè)置電路16的第二子集或組提供不同的第二時(shí)鐘信號(hào)和比率數(shù)據(jù)信號(hào)以使采樣裝置能夠以相同和不同采樣率的混合提供數(shù)字輸出。換句話說,多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào)可以包括至少第一和第二組第二時(shí)鐘信號(hào),其中第一組第二時(shí)鐘信號(hào)具有與第二組第二時(shí)鐘信號(hào)不同的頻率,其中多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)包括至少第一和第二組數(shù)據(jù)信號(hào),例如比率數(shù)據(jù),并且其中第一組數(shù)據(jù)信號(hào)不同于第二組數(shù)據(jù)信號(hào)。
存在對(duì)應(yīng)的操作方法和非暫時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)。還存在另外的實(shí)施例。本文所述的任何實(shí)施例的任何特征可以可選地用于任何其它實(shí)施例中。此外,實(shí)施例可以可選地包括本文討論的部件或特征的任何子集。
各種解釋
方面1包括用于同步多個(gè)采樣通道的主題(諸如設(shè)備,系統(tǒng),電路,裝置或機(jī)器),主題包括:單輸出數(shù)據(jù)速率(odr)端子,被配置為接收期望的表示odr的odr信號(hào);同步電路,被配置為接收所述期望的odr信號(hào)和第一時(shí)鐘信號(hào),并輸出與所述odr信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào),并輸出表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系的數(shù)據(jù)信號(hào);以及所述多個(gè)采樣通道中的至少一個(gè),所述多個(gè)采樣通道中的所述至少一個(gè)包括:采樣電路,被配置為接收相應(yīng)的模擬輸入信號(hào)和所述第一時(shí)鐘信號(hào),并且基于所述模擬輸入信號(hào)輸出采樣信號(hào)以基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的速率;以及速率設(shè)置電路,其被配置為接收所述數(shù)據(jù)信號(hào)和所述第二時(shí)鐘信號(hào),并以所述輸出數(shù)據(jù)速率輸出表示相應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
在方面2中,方面1的主題可以可選地包括,其中,所述多個(gè)采樣通道位于多個(gè)采樣裝置中。
在方面3中,方面1的主題可以可選地包括,其中多個(gè)采樣裝置位于同一電路板上。
在方面4中,方面1-3中的一個(gè)或多個(gè)方面的主題可以可選地包括:主/從控制電路,被配置為接收表示期望操作模式的相應(yīng)主/從輸入信號(hào),并且生成控制數(shù)據(jù)信號(hào)到同步電路,其中,在主模式中,所述同步電路被配置為在所述單個(gè)odr端子上輸出與所述期望的odr信號(hào)同步的所述第二時(shí)鐘信號(hào),并且其中,在從模式下,所述至少一個(gè)一個(gè)采樣設(shè)備被配置為在單個(gè)odr終端上接收期望的odr信號(hào)。
在方面5中,方面1-4中的一個(gè)或多個(gè)方面的主題可以可選地包括:數(shù)據(jù)串行化器電路,被配置為接收由速率設(shè)置電路輸出的數(shù)字信號(hào),并且基于數(shù)字信號(hào)生成串行化數(shù)據(jù),并且生成串行化數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)。
在方面6中,方面1-5中的一個(gè)或多個(gè)方面的主題可以可選地包括多個(gè)采樣通道,其中同步電路被配置為輸出與期望的odr信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào),并輸出表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系被配置為:輸出與所述期望的odr信號(hào)同步的多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào),并輸出多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào),所述多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)表示所述odr為第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率;其中所述多個(gè)速率設(shè)置電路中的每一個(gè)被配置為:接收所述多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào)中的相應(yīng)一個(gè)和所述多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)中的相應(yīng)一個(gè),并且分別在相應(yīng)的模擬輸入信號(hào)上輸出表示相應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字信號(hào),輸出數(shù)據(jù)速率。
在方面7中,方面6的主題可以可選地包括,其中多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào)包括至少第一和第二組第二時(shí)鐘信號(hào),其中第一組第二時(shí)鐘信號(hào)具有與第二組第二時(shí)鐘信號(hào),其中所述多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)包括至少第一和第二組數(shù)據(jù)信號(hào),并且其中所述第一組數(shù)據(jù)信號(hào)不同于所述第二組數(shù)據(jù)信號(hào)。
在方面8中,方面6的主題可以可選地包括,其中多個(gè)采樣裝置中的至少一個(gè)包括:主/從控制電路,被配置為接收表示期望操作模式的相應(yīng)主/從輸入信號(hào),以及基于所述期望的操作模式來產(chǎn)生到所述同步電路的控制數(shù)據(jù)信號(hào),其中所述期望的odr信號(hào)包括表示所述多個(gè)采樣信道中的每一個(gè)的odr的倍數(shù)的數(shù)據(jù),其中所述同步電路被配置為輸出多個(gè)第二時(shí)鐘與所述期望的odr信號(hào)同步的信號(hào)并且輸出多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào),所述多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系,被配置為:基于所述控制數(shù)據(jù)信號(hào),輸出多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào),與所述期望的odr信號(hào)同步,并且輸出多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào),所述多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系。
在方面9中,方面1-8中的一個(gè)或多個(gè)方面的主題可以可選地包括:其中所述同步電路包括:數(shù)字鎖相環(huán)電路,被配置為接收所述期望的odr信號(hào)并輸出所述第二時(shí)鐘信號(hào);以及數(shù)據(jù)計(jì)算電路,被配置為接收第一時(shí)鐘信號(hào)并輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。
在方面10中,方面1-9中的一個(gè)或多個(gè)方面的主題可以可選地包括,其中采樣電路包括:具有σ-δ調(diào)制器電路和抽取濾波器電路的σ-δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
在方面11中,方面1-10中的一個(gè)或多個(gè)方面的主題可以可選地包括,其中采樣電路包括:逐次逼近寄存器(sar)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
在方面12中,方面1-11中的一個(gè)或多個(gè)方面的主題可以可選地包括,其中速率設(shè)置電路包括:包括濾波器的抽取電路。
在方面13中,方面1-12中的一個(gè)或多個(gè)的主題可以可選地包括,其中第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率高于第二時(shí)鐘信號(hào)的頻率和odr的頻率。
在方面14中,方面1-13中的一個(gè)或多個(gè)方面的主題可以可選地包括,其中表示odr與第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系的數(shù)據(jù)信號(hào)是比數(shù)據(jù)信號(hào),其表示odr與第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
方面15包括用于使多個(gè)采樣通道同步的主題(例如,用于執(zhí)行動(dòng)作的方法,用于執(zhí)行動(dòng)作的裝置,包括當(dāng)由機(jī)器執(zhí)行時(shí)使機(jī)器執(zhí)行動(dòng)作的指令的機(jī)器可讀介質(zhì),或者被配置為執(zhí)行的裝置),主題,包括:經(jīng)由單輸出數(shù)據(jù)速率(odr)終端接收表示odr的期望odr信號(hào);經(jīng)由同步電路接收所述期望的odr信號(hào)和第一時(shí)鐘信號(hào);經(jīng)由所述同步電路輸出與所述odr信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào),并輸出表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系的數(shù)據(jù)信號(hào);經(jīng)由采樣電路接收相應(yīng)的模擬輸入信號(hào)和所述第一時(shí)鐘信號(hào),并且基于所述模擬輸入信號(hào)以基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的速率輸出采樣信號(hào);以及經(jīng)由速率設(shè)置電路接收所述數(shù)據(jù)信號(hào)和所述第二時(shí)鐘信號(hào),并且以所述輸出數(shù)據(jù)速率輸出表示相應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
在方面16中,方面15的主題可以可選地包括:經(jīng)由主/從控制電路接收表示期望操作模式的相應(yīng)主/從輸入信號(hào),以及基于期望操作模式生成控制數(shù)據(jù)信號(hào),當(dāng)處于主模式時(shí),在單個(gè)odr端子上輸出與期望的odr信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào),并且當(dāng)處于從模式時(shí),在單個(gè)odr端子上接收期望的odr信號(hào)。
在方面17中,方面16的主題可以可選地包括,經(jīng)由數(shù)據(jù)串行器電路接收所述數(shù)字信號(hào)輸出,并且基于所述數(shù)字信號(hào)生成串行化數(shù)據(jù)并生成串行化數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)。
在方面18中,方面15的主題可以可選地包括,其中輸出與所述期望的odr信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào)并且輸出表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系的數(shù)據(jù)信號(hào)包括:輸出與所述odr信號(hào)同步的多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào),數(shù)據(jù)信號(hào),所述多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系;經(jīng)由所述多個(gè)速率設(shè)置電路中的每一個(gè),接收所述多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào)中的相應(yīng)一個(gè)和所述多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)中的相應(yīng)一個(gè);以及以相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)速率輸出表示相應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
在方面19中,方面18的主題可以可選地包括,其中多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào)包括至少第一和第二組第二時(shí)鐘信號(hào),其中第一組第二時(shí)鐘信號(hào)具有與第二組第二時(shí)鐘信號(hào),其中所述多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)包括至少第一和第二組數(shù)據(jù)信號(hào),并且其中所述第一組數(shù)據(jù)信號(hào)不同于所述第二組數(shù)據(jù)信號(hào)。
在方面20中,方面18的主題可以可選地包括,經(jīng)由主/從控制電路接收表示期望操作模式的相應(yīng)主/從輸入信號(hào),以及基于所述期望操作模式生成控制數(shù)據(jù)信號(hào),其中所述期望odr信號(hào)包括表示期望odr的倍數(shù)的數(shù)據(jù)信號(hào),用于所述多個(gè)采樣信道中的每一個(gè);其中輸出與所述期望的odr信號(hào)同步的多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào)并輸出多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào),所述多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系,包括:控制數(shù)據(jù)信號(hào),與所述期望的odr信號(hào)同步的多個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào),并且輸出多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào),所述多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)表示所述odr與所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率的關(guān)系。
上述詳細(xì)描述包括對(duì)形成詳細(xì)描述的一部分的附圖的參考。附圖通過說明示出了可以實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例在本文中也被稱為“方面”。這些方面可以包括除了所示或所描述的那些之外的元件。然而,本發(fā)明人還考慮了其中僅提供所示或描述的那些元件的示例。此外,本發(fā)明人還考慮使用關(guān)于特定方面(或其一個(gè)或多個(gè)方面)或相對(duì)于其它方面(或其一個(gè)或多個(gè)方面)使用所示或描述的那些元件(或其一個(gè)或多個(gè)方面)的任何組合或排列的方面(或其一個(gè)或多個(gè)方面)。
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在本文中,如在專利文獻(xiàn)中常見的,使用術(shù)語“一個(gè)”或“一個(gè)”以包括一個(gè)或多于一個(gè),獨(dú)立于“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”的任何其它實(shí)例或用法。在本文中,術(shù)語“或”用于指非排他性的,或者使得“a或b”包括“a但不是b”,“b但不是a”和“a和b”,除非另有說明表示。在本文中,術(shù)語“包括”和“其中”用作相應(yīng)術(shù)語“包括”和“其中”的簡單英語等價(jià)物。另外,在所附權(quán)利要求中,術(shù)語“包括”是開放式的,即,包括除了在權(quán)利要求中的這樣的術(shù)語之后列出的元件之外的元件的系統(tǒng),裝置,物品,組成,配方或過程仍被認(rèn)為落在該權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外,在所附權(quán)利要求中,術(shù)語“第一”,“第二”和“第三”等僅用作標(biāo)記,并且不旨在對(duì)其對(duì)象強(qiáng)加數(shù)字要求。
本文描述的方法示例可以是至少部分地機(jī)器或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的。一些示例可以包括用指令編碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀介質(zhì),所述指令可操作以將電子設(shè)備配置為執(zhí)行如上述示例中所描述的方法。這樣的方法的實(shí)現(xiàn)可以包括代碼,諸如微代碼,匯編語言代碼,更高級(jí)語言代碼等。這樣的代碼可以包括用于執(zhí)行各種方法的計(jì)算機(jī)可讀指令。代碼可以形成計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的部分。此外,在示例中,代碼可以例如在執(zhí)行期間或在其他時(shí)間有形地存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)易失性,非暫時(shí)性或非易失性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。這些有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例可以包括但不限于硬盤,可移動(dòng)磁盤,可移動(dòng)光盤(例如,壓縮盤和數(shù)字視頻盤),磁帶盒,存儲(chǔ)卡或棒,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram),只讀存儲(chǔ)器(rom)等。
上述描述旨在是說明性的,而不是限制性的。例如,上述示例(或其一個(gè)或多個(gè)方面)可以彼此組合使用??梢允褂闷渌麑?shí)施例,例如由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀上述描述之后。提供摘要以符合37c.f.r.§1.72(b),允許讀者快速確定技術(shù)公開的性質(zhì)。提交時(shí)應(yīng)理解,其不用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或含義。此外,在以上詳細(xì)描述中,各種特征可以組合在一起以簡化本公開。這不應(yīng)被解釋為意圖未聲明的公開的特征對(duì)于任何權(quán)利要求是必要的。相反,發(fā)明主題可以在于少于特定公開的實(shí)施例的所有特征。因此,所附權(quán)利要求由此作為示例或?qū)嵤├⑷朐敿?xì)描述中,其中每個(gè)權(quán)利要求獨(dú)立作為單獨(dú)的實(shí)施例,并且預(yù)期這樣的實(shí)施例可以以各種組合或排列彼此組合。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所賦予的等同物的全部范圍來確定。