[发明专利]ADC分辨率的动态控制

说明书

本发明提供了用于动态控制模数转换器(analog‑to‑digital converter，ADC)的分辨率的方法、系统和设备。所述ADC接收模拟输入信号并输出数字数据。耦合到所述ADC的统计单元获取所述输出信号的样本并向所述ADC传输控制信号以调整所述ADC的所述分辨率。所述控制信号由所述统计单元基于至少一个性能指标与目标性能水平的比较来生成。所述至少一个性能指标使用所述样本来计算。

相关申请案交叉申请

本申请要求2017年4月24日递交的发明名称为“ADC分辨率的动态控制(DYNAMICCONTROL OF ADC RESOLUTION)”的第15/495,572号美国专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。

技术领域

本发明涉及模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)。具体而言，本发明涉及用于动态控制ADC分辨率的方法和系统。

背景技术

模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)对输入模拟数据进行取样并将每个样本转换为N位数字数据的输出。高分辨率ADC的量化噪声比低分辨率ADC小。这在图1A和图1B中示出，在这两个图中，ADC(实线)的数字输出相对于模拟输入进行绘制。虚线表示完美跟踪输入的理想输出，灰色区域表示由于模拟输入的数字化而引起的量化噪声。图1A示出了3位ADC的量化噪声，图1B示出了2位ADC的量化噪声。量化噪声与ADC分辨率有关，会导致通信链路的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)降低。因此，在设计ADC时应考虑通信链路的总体SNR要求。

对于给定的采样速率，具有N位精度的ADC电路所消耗的功率取决于分辨率。具体而言，具有更多转换位的ADC通常会消耗更多的功率。

通常，为了简化设计工作，对一个芯片上的所有ADC采用相同的N位分辨率。这意味着一个芯片上的所有ADC通常都被设计为满足最高分辨率要求。然而，该芯片上的单个ADC的分辨率要求实际上可能较低。在这些情况下，会产生不必要的最低有效位(leastsignificant bit，LSB)输出。这导致了模拟和数字域的功率浪费。

发明内容

本发明描述了使ADC的分辨率可变、可扩展并可动态控制(例如，在任务模式操作期间)的示例电路和系统。这可以帮助节省能量。具体而言，不会产生系统不需要的LSB。例如，在逐次逼近型ADC中，与ADC输出位的生成有关的内部异步时钟较早停止，因此只产生所需的位数以节省能量，从而保持重置模式下不需要的LSB。

本发明还描述了在以下ADC实施方式中动态控制ADC分辨率的示例：单通道ADC实施方式，以及具有多个子ADC(也称为子ADC通道)的交织ADC实施方式，其中每个子ADC的分辨率可独立地动态控制。

根据一些方面，本发明描述了一种用于动态控制模数转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)的分辨率的系统。所述系统包括用于接收模拟输入信号并输出数字数据的所述ADC。所述系统还包括耦合到所述ADC的统计单元，用于获取所述输出信号的样本并向所述ADC传输控制信号以调整所述ADC的所述分辨率。所述控制信号由所述统计单元基于至少一个性能指标与目标性能水平的比较来生成。所述至少一个性能指标使用所述样本来计算。

根据可以与本文公开的其它实施例组合的实施例，本发明还描述了一种收发器设备，其包括用于传输输出信号的发射器。所述发射器设备还包括用于在输入通道上接收模拟输入信号的接收器。所述接收器包括模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)，用于将所述模拟输入信号转换为数字数据。所述接收器还包括耦合到所述ADC的统计单元，用于获取所述数字数据的样本并向所述ADC传输控制信号以调整所述ADC的所述分辨率。所述控制信号由所述统计单元基于至少一个性能指标与所述接收器的目标性能水平的比较来生成。所述至少一个性能指标使用所述样本来计算。