[发明专利]反馈环中的量化噪声消除

说明书

本公开涉及反馈环中的量化噪声消除。用于基本消除量化误差或噪声的模拟前端(AFE)系统可以将AFE系统中的积分器电路的输入与AFE系统的反馈回路中的数模转换器(DAC)电路的输入相结合。通过将积分器的输入与反馈回路中的DAC电路的输入相结合，可以基本消除滤波器的带内量化噪声，从而提高测量精度。

要求优先权

本申请要求于Arthur J.Kalb et al.于2016年11月13日提交的题为“INTERFERENCE-IMMUNE DIAGNOSTIC QUALITY ECG RECORDING FOR WIRELESS PATIENTMONITORING APPLICATIONS”的美国临时专利申请序列号62/421,344、和Arthur J.Kalb etal.于2016年11月14日提交的题为“INTERFERENCE-IMMUNE DIAGNOSTIC QUALITY ECGRECORDING FOR WIRELESS PATIENT MONITORING APPLICATIONS”的美国临时专利申请序列号62/421,650以及2017年5月1日提交的Arthur J.Kalb等人的题目为“QUANTIZATIONNOISE CANCELLATION IN A FEEDBACK LOOP”的美国临时专利申请序列号62/492,406的优先权的权益，其全部内容均通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般涉及集成电路，更具体地但不限于涉及模拟前端和模数转换器。

背景技术

在许多电子应用中，模拟前端(AFE)可以转换表示真实世界现象的模拟电信号，例如光、声音、温度或压力转换成用于数字处理的数字输出信号，例如进一步的信号处理。例如，在某些精密测量系统中，电子设备可以配备一个或多个传感器来进行测量并生成模拟信号。模拟信号可以被提供给模数转换器(ADC)以产生用于进一步处理的数字表示。

AFE可以在很多地方找到，例如宽带通信系统、音频系统、接收机系统等。AFE可用于广泛的应用领域，包括通信、能源、医疗保健、仪器仪表和测量、电机与动力控制、工业自动化以及航空航天/国防等。

发明内容

模拟前端(AFE)可用于各种应用，例如无线患者监护应用。本发明人认识到，在设计心电图(ECG)测量前端时，需要解决的一个问题是在维持固定噪声预算的同时使功耗最小化。本发明人认识到，在AFE内的ADC的输入处的电容性采样造成显着的热噪声，通常称为KT/C噪声。这可以通过在ADC之前引入连续时间信号增益来避免。在采样活动之前采取连续时间的信号增益减少了采样噪声的影响。然而，采取现有技术中的这种连续时间信号增益的方式可能具有若干缺点和局限性，这可以通过本公开中描述的各种技术来克服。

第一个缺点是用放大器实现的连续时间增益在输出端具有有限的动态范围，从而限制了可实现的增益。尽可能多地获取收益是可取的。连续时间增益的第二个缺点是它们经常需要引入电阻。电阻根据其电阻值具有固有的热噪声；电压噪声功率与电阻值成正比。此外，电阻的引入需要电流的连续驱动以支持电阻两端的电压。这会消耗功率，而且这样做通常需要功率放大器架构来消耗更多的功率。当电阻器不用于连续时间增益时，一般使用电容器。挑战然后变为建立电容器上的合适偏置。

本发明通过在放大之前减去输入信号的表示来解决这些缺点中的第一个。这允许在电路输入处扩展动态范围，而不需要放大器输出处的扩展动态范围。由于减去高分辨率表示通常是不实际的，本发明量化经滤波的ADC输出以提供输入的表示。上述减法环路从ADC输出的数字域返回到放大器的模拟域。这是通过反馈数模转换器(DAC)实现的。发明人已经将这个DAC与增益级结合起来。