[发明专利]双模态δ-Δ模拟至数字转换器与其电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种双模态δ-Δ模拟至数字转换器(ADC)，尤其涉及一种用以操作在接收属于低中频及/或近零中频近零中频的双模态δ-Δ模拟至数字转换器。

背景技术

自1960年起，δ-Δ模拟至数字转换器已广泛应用于电子工业上。该δ-Δ技术具有吸引力是因为它藉由精确时间的控制而不需精确匹配芯片上组件，从而实现了高分辨率。因此，δ-Δ技术是许多集成电路应用的技术其中之一的选择。

一种基本的δ-Δ模拟至数字转换器接收一模拟输入讯号且减去一个回馈讯号以提供一错误讯号。该错误讯号的处理是透过一低通滤波器然后经由量化以形成一数字输出讯号。此数字输出讯号回馈至数字至模拟转换器(Digital-to-Analog Converter，简称DAC)转换该回馈数字讯号输出至模拟讯号后，与前端接收模拟讯号相减。除了该回馈数字至模拟转换器，该基本δ-Δ模拟至数字转换器可以传统的模拟组件实现，例如操作放大器、比较器及切换式电容滤波器等。由于集成电路频率速度允许采用较高取样率，因此一般δ-Δ模拟至数字转换器通常可提供高分辨率。基本的δ-Δ模拟至数字转换器藉由回馈技术把量化噪声移往高频段，因此能具有极高的讯号噪声比(Signal to Noise Ratio，简称SNR)，而该频带外的量化噪声亦可藉由传统的滤波技术来充分消除。

参照美国专利US 5,461,381号，颁给Seaberg，其标题为“具有回馈补偿δ-Δ模拟至数字转换器(Analog-to-Digital Converter，简称ADC)及其制作方法”。其揭示一δ-Δ模拟至数字转换器包含一第一及第二积分器，一量化器连接至该第二积分器的一输出，及一回馈电路连接至该量化器的输出。为了避免经由实际电路组件的延迟影响，该回馈电路保持该回馈讯号至该第一积分器在一高阻抗态直到该量化器解析该第二积分器的输出。因此，该第一积分器避免了暂时加总可能不正确的回馈讯号。除此之外，该回馈电路也避免该第一积分器积分一输入讯号及该回馈讯号直到该回馈讯号被驱使修正至正确态以响应该量化器的输出。为了完成这些结果，该回馈电路是包含一补偿电路用以连续判断该量化器何时有解。

参照美国专利US 6,225,928号，颁给Green，其标题为“复数带通调变器及方法使用于δ-Δ模拟至数字转换器(ADC)”。其揭示藉由提供一具有对组件匹配性不敏感的一交叉耦合离散时间复数回路滤波结构及藉由提供一简单架构以修正调变器不匹配的影响，一离散时间交叉耦合至复数旁通调变器以实现带通δ-Δ转换。该复数个带通调变器包含一复数个非线性谐振器连结在一起并作为一线性复数操作器。每一谐振器将作为一线性复数操作器，当一虚数的输入讯号在一半样本区间被延迟及一虚数的输出讯号在一半样本区间被增强。此外，调配器不匹配导致降阶的影响是藉由数字调整实数及虚数路径的相关增益及调整实数及虚数输入讯号的相关增益而消除，而该实数及虚数路径系接在该模拟至数字转换器的输出之后。

参照美国专利US 6,954,628号，颁给Minnis等人，其标题为“无线电接收器”。其揭示一无线电接收器架构于操作在低中频(Low intermediate frequency，简称LIF)及近零中频(Near Zero Intermediate Frequency，简称NZIF)模态，其具有在模态间模拟及数字回路的最大再利用性。该接收器包含一正交降转器以于一中频产生入相位(I)及正交(Q)讯号及一复数滤波器以消除镜像频率。在该低中频模态，该滤波器的输出(Q)的一端是未使用的，然而其它的(I)是藉由一非复数模拟至数字转换器被数字化，然后该数字讯号再经过数字滤波器处理，于是产生正交中频讯号。在该近零中频模态，利用两个非复数数字至模拟转换器平行进行数字化。，藉由进行频道过滤及非复数模拟至数字转换，届此可避免重复的回路及提供显著的节能。

参照美国专利US 7,176,817号，颁给Jensen，其标题为“具有抖动的连续时间δ-Δ模拟至数字转换器”。其揭示一数字讯号处理及模拟回路的混合应用以减少残余噪声存在于连续时间δ-Δ模拟至数字转换器。藉由特别添加一少量随机的噪声，去除来自输入讯号相关的量化噪声而不会显著降低讯号噪声比(SNR)特性。在每一个实施例中，数字回路利用来产生所需的随机性，去相关性及抖动的特殊频谱和简单的模拟回路区块以用来适度规画及内插该抖动讯号至连续时间δ-Δ模拟至数字转换器回路。在该发明的一实施例中，随机噪声是被加入至该量化器输入，在该发明的另一实施例，一随机加入的小数量电流用以去除相关来自输入讯号的该量化噪声而维持原有的讯号噪声比。