[发明专利]功率数字转换器

说明书

技术领域

本发明有关于功率数字转换器，特别是有关于具有高分辨率的小面积功率数字转换器。

背景技术

功率数字转换器经常被使用于射频通信系统中，图1所示为现有技术的功率数字转换器的方框图。功率数字转换器100接收信号功率并将其转换为数字编码，其包括功率探测器110与耦接至功率数字转换器的模数转换器120，功率探测器110接收信号功率并提供直流输出信号给模数转换器120，模数转换器120将功率探测器110的直流输出信号转换成数字编码。在此架构中，假若模数转换器120为M位的模数转换器，则数字编码的分辨率为M位。换句话说，现有技术的功率数字转换器的平均分辨率为功率探测器110的动态范围(Dynamic Range；DR)除以模数转换器120的位分辨率，其可表示为DR/2^M。举例来说，若现有技术的功率数字转换器使用具有80dBc的动态范围的功率探测器与8位的模数转换器，功率数字转换器便拥有2⁸(256)个可能的数字编码，且其平均分辨率为80/2⁸(＝0.31)。

图2为图1中现有技术的功率数字转换器内的现有技术的功率探测器的示意图，功率探测器200包括多个放大器210、多个整流器220以及低通滤波器230。每一个整流器220都耦接于对应的放大器210的输出与低通滤波器230之间，由于功率探测器200需要大量的放大器210与整流器220，功率探测器200便占用了许多面积。此外，具有图2的功率探测器200的功率数字转换器内的连续近似模数转换器(Successive AppRoximation Analog-to-DigidtalConverter，SAR ADC)便涵盖了功率数字转换器所需的全部位分辨率，但连续近似模数转换器(SAR ADC)需要大量的电阻与电容，于是电阻与电容数组也占据了大量面积，因此，因为大面积的功率探测器与连续近似模数转换器，现有技术的功率数字转换器消耗了大量的硅面积。

发明内容

为了解决占据大量硅面积的技术问题，需要一种新的功率数字转换器，其不需要大面积的功率探测器与连续近似模数转换器。

依据本发明的实施方式的一种功率数字转换器，将信号功率转换成数字编码，包括功率探测器、模数转换器以及时序与逻辑控制电路，功率探测器接收信号功率并产生直流输出与第一既定数目的比特，模数转换器耦接至功率探测器，接收直流输出并将其转换成第二既定数目的比特，时序与逻辑控制电路耦接至功率探测器与模数转换器，并依序使能功率探测器与模数转换器，第一与第二既定数目的比特分别为数字编码的最高有效位与最低有效位，且数字编码的位分辨率为第一与第二既定数目的和。

本发明提供的功率数字转换器，其中的功率探测器提取出上述数字编码的最高有效位，因此，功率数字转换器内的模数转换器不需要高分辨率，因此本发明的功率数字转换器占据了最小的空间，或者在与传统功率数字转换器占据相同面积的情况下，提供较高的分辨率。

附图说明

图1所示为现有技术的功率数字转换器的方框图。

图2为图1中现有技术的功率数字转换器内的现有技术的功率探测器的示意图。

图3所示为依据本发明实施方式的功率数字转换器的方框图。

图4所示为依据本发明实施方式的N位功率探测器的示意图。

图5A与图5B分别为依据本发明实施方式的功率数字转换器的示意图。

图6A与图6B为显示图5A的功率探测器操作所需的控制信号的波形图。

图7为显示功率探测器的直流输出的波形图以及其对应的3位数码。

图8为显示图5B所示的模数转换器在操作时所需的信号波形图。

图9为依据本发明另一个实施方式的N位功率探测器的示意图。

具体实施方式

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来称呼特定的元件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接到第二装置。