[发明专利]基于VCO的连续时间流水线ADC

说明书

本公开涉及基于VCO的连续时间流水线ADC。与其他ADC架构相比，VCO ADC消耗的功率相对较少，并且占用的面积也较小。但是，当单独实现VCO ADC时，VCO ADC的带宽和性能可受到限制。为了解决这些问题，在基于VCO的连续时间(CT)流水线ADC中将VCO ADC实施为后端级，其中基于VCO的CT流水线ADC具有CT残留产生前端。可选地，VCO ADC后端可以进行相位插值以改善其带宽。流水线架构极大地改善VCO ADC后端的性能，并且整体基于VCO的CT流水线ADC比传统的连续时间流水线ADC更简单。

技术领域

本公开总体上涉及模数转换器(ADC)，并且更具体地涉及压控振荡器(VCO)基连续时间(CT)流水线ADC。

背景技术

在许多电子应用中，模拟输入信号被转换成数字输出信号(例如，用于进一步的数字信号处理)。例如，在精密测量系统中，电子设备设置有一个或多个传感器以进行测量，并且这些传感器可以生成模拟信号。然后将模拟信号作为输入提供给ADC，以生成数字输出信号以进行进一步处理。在另一实例中，天线基于在空中携带信息/信号的电磁波产生模拟信号。然后，将天线产生的模拟信号作为输入提供给ADC，以产生数字输出信号以进行进一步处理。

ADC在很多地方都可以找到，例如宽带通信系统、音频系统、接收器系统等。ADC可以转换代表真实现象的模拟电信号，例如光、声音、温度或压力，以进行数据处理。ADC具有广泛的应用，包括通信、能源、医疗保健、仪器和测量、电机和功率控制、工业自动化以及航空航天/国防。设计ADC是一项艰巨的任务，因为每种应用在速度、性能、功耗、成本和尺寸方面可能有不同的需求。随着需要ADC的应用的增长，对准确可靠的转换性能的需求也越来越大。

ADC是将模拟信号承载的连续物理量转换为代表该量幅值的数字(或转换为承载该数字量的数字信号)的电子设备。该转换涉及模拟输入信号的量化，因此会引入少量误差。通常，量化是通过对模拟输入信号进行周期性采样来进行的。结果是一系列数字值(即数字信号)，其已将CT和连续幅度模拟输入信号转换为离散时间和离散幅度数字信号。可以通过以下应用要求定义ADC：它的带宽(可以正确转换为数字信号的模拟信号的频率范围)及其分辨率(最大模拟信号可以划分为数字信号并以数字信号表示的离散电平的数量)。ADC还具有用于量化ADC动态性能的各种规格，包括信噪比(SINAD)、有效位数(ENOB)、信噪比(SNR)、信噪比(SQNR)、噪声频谱密度(NSD)、总谐波失真(THD)、总谐波失真加噪声(THD+N)和无杂散动态范围(SFDR)。ADC具有许多不同的设计，可以根据应用要求和性能规格进行选择。

附图说明

为了提供对本公开及其特征和优点的更完整的理解，结合附图参考以下描述，其中，相同的附图标记表示相同的部分，其中：

图1是根据本公开的一些实施例的具有CT残留产生前端和CT VCOADC后端的基于VCO的CT流水线ADC的说明性系统图；

图2示出了根据本公开的一些实施例的具有CT残留产生前端和CTVCO ADC后端的基于VCO的CT流水线ADC的示例性实施方式；

图3示出了根据本公开的一些实施例的示例性数字信号重构滤波器和用于对数字信号重构滤波器进行编程的方案；

图4示出了根据本公开的一些实施例的具有CT残留产生前端和CTVCO ADC后端的基于VCO的CT流水线ADC的示例性实施方式；

图5-10示出了根据本公开的一些实施例的CT延迟线的各种实施方式；

图11示出了根据本公开的一些实施例的具有数模转换器脉冲整形的CT残留产生前端的示例性实施方式；

图12示出了根据本公开的一些实施例的非线性校准滤波器和对非线性校准滤波器进行编程的方案；