[发明专利]低功率高动态范围西格玛-德尔塔调制器

说明书

技术领域

本发明涉及西格玛-德尔塔(sigma-delta)调制器，更具体地，涉及低功率高动态范围西格玛-德尔塔调制器。

背景技术

西格玛-德尔塔调制器用于模数转换和数模转换两者。用于模数转换器(ADC)的西格玛-德尔塔调制器产生数字输出，所述数字输出具有与输入信号的模拟电平成比例的比特密度。西格玛-德尔塔类型的模数转换器可以包括西格玛-德尔塔调制器以及与西格玛-德尔塔调制器的输出相连的数字滤波器。数字滤波器的用途是使信号频带外的信号和噪声衰减。模数转换器还可以包括抽取器，所述抽取器与数字滤波器的输出相耦合，以将数据速率从过采样速率减小到奈奎斯特(Nyquist)速率。

西格玛-德尔塔调制器包括：噪声整形滤波器(回路滤波器)，对输入信号执行噪声整形；过采样量化器，在比感兴趣的输入频率高得多的频率下对输入信号进行采样；以及在反馈回路中的数模转换器(DAC)。在求和阶段，从输入信号中减去数模转换器的输出，然后将信号反馈到回路滤波器中。噪声整形对量化器所引入的量化误差进行分布，使得误差主要位于感兴趣的频带之外。过采样减小了感兴趣的频带中的量化噪声。典型地，过采样是在比奈奎斯特频率高得多的频率(是输入信号带宽的两倍)下执行的。回路滤波器在连续时间域中被看作是积分器，回路滤波器可以是低通或带通滤波器。具有低通滤波器的西格玛-德尔塔调制器对于输入信号起到低通滤波器的作用，而对于量化噪声起到高通滤波器的作用。

一阶西格玛-德尔塔调制器包括单个积分器。具有多于一个积分器级的较高阶西格玛-德尔塔调制器可以用于提高噪声整形的效率。量化器典型地是后面有单比特数模转换器的单比特量化器。

在包括多比特数模转换器的西格玛-德尔塔调制器中，积分器的输入级仅需要处理小误差信号，这与使用单比特数模转换器时的全信号摆幅(swing)相反。然而，多比特量化器是复杂的组件，并且与单比特量化器相比需要更多的功率。此外，需要高动态范围来提高模数转换的质量。然而，仅可以通过波段切换(range switching)来处理整个动态范围，这会引起不期望的信号动态伪迹。

一些西格玛-德尔塔调制器使用多比特量化器，但仅对具有变化输入的比较器供电。然而，需要控制回路对至量化器的变化输入进行跟踪，只有当至量化器的输入相对缓慢地变化时才可以使用这种调制器。

基于上述，需要一种低功率高动态范围西格玛-德尔塔调制器。

发明内容

一种低功率高动态范围西格玛-德尔塔调制器，包括：量化器以及量化器后面的数字积分器，所述数字积分器用于根据量化信号来产生积分数字信号。数字积分器的输出耦合至西格玛-德尔塔调制器的反馈回路中的数模转换器。

根据本发明实施例的一种西格玛-德尔塔调制器包括：一个或多个模拟滤波器，布置用于根据模拟输入信号和反馈信号的组合来产生积分信号；量化器，耦合至所述一个或多个模拟滤波器，所述量化器布置用于根据积分信号来产生量化信号；数字积分器，耦合至量化器，用于根据至少量化信号来产生数字信号；以及数模转换器，耦合至数字积分器的输出，所述数模转换器布置用于接收数字信号并产生反馈信号。量化器可以是单比特量化器，量化信号可以是单比特信号。数模转换器可以是多比特数模转换器，数字信号是多比特信号。

根据本发明实施例的一种模数转换器包括西格玛-德尔塔调制器，所述西格玛-德尔塔调制器包括：一个或多个模拟滤波器，布置用于根据模拟输入信号和反馈信号的组合来产生积分信号；量化器，耦合至所述一个或多个模拟滤波器，所述量化器布置用于根据积分信号来产生量化信号；数字积分器，耦合至量化器，用于根据至少量化信号来产生数字信号；以及数模转换器，耦合至数字积分器的输出，所述数模转换器布置用于接收数字信号并产生反馈信号。模数转换器还包括：数字滤波器，耦合至西格玛-德尔塔调制器的输出。量化器可以是单比特量化器，量化信号可以是单比特信号。数模转换器可以是多比特数模转换器，数字信号可以是多比特信号。

根据本发明实施例的一种将模拟信号转换成数字信号的方法包括：根据模拟输入信号和反馈信号的组合来产生积分信号；根据积分信号来产生量化单比特信号；根据量化单比特信号来产生多比特数字信号；以及将多比特数字信号转换成反馈信号，其中所述反馈信号是模拟信号。

通过结合附图以本发明原理的示例的方式来说明的以下详细描述，本发明的其他方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明实施例的西格玛-德尔塔调制器的图。