[发明专利]多级噪声整形模数转换器

说明书

本公开描述了改进的多级噪声整形(MASH)模数转换器(ADC)，用于将模拟输入信号转换成数字输出信号。特别地，全德尔塔‑西格玛(ΔΣ)调制器设置在MASH ADC的前端，并且另一全ΔΣ调制器设置在MASH ADC的后端处。前端ΔΣ调制器将模拟输入信号数字化，并且后端ΔΣ调制器将前端ΔΣ调制器的输出与(原始)模拟输入信号之间的误差数字化。在该构造中，后端调制器将(全)前端调制器的误差数字化，松弛了前端的一些设计约束。这些设计约束包括热噪声、数字噪声抵消滤波器复杂度(前端的量化噪声已由前端的噪声传递函数整形)，和/或非线性。

技术领域

本公开一般涉及模数转换器，尤其涉及改进模数转换器的性能。

背景技术

在许多电子设备应用中，模拟输入信号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，在精确测量系统中，电子设备设有一个或多个传感器以进行测量，并且这些传感器可产生模拟信号。模拟信号随后作为输入提供给模数转换器(ADC)以产生数字输出信号以进行进一步处理。在另一实例中，在移动设备接收器中，天线基于在空气中载有信息/信号的电磁波来产生模拟信号。然后，天线所产生的模拟信号作为输入提供给ADC以产生数字输出信号，用于进一步处理。

基于德尔塔-西格玛(ΔΣ)调制的模数转换器(ADC)(本文中可互换地称为“ΔΣ调制器”或“ΔΣADC”)已广泛用于数字音频和高精度仪器系统中。ΔΣ调制器通常提供了能够以高分辨率、低成本将模拟输入信号转换成数字信号的优势。典型地，ΔΣADC使用ΔΣ调制器(例如，使用低分辨率ADC，诸如1位ADC、闪存ADC、闪存量化器等)对模拟信号编码，然后，如果可行，将数字滤波器应用到ΔΣ调制器的输出以形成较高分辨率数字输出。环路滤波器可被设置以提供ΔΣ调制器的误差反馈。ΔΣ调制器的一个关键特征在于，其能够将量化噪声推至较高频率，也称为噪声整形。结果，□ΣADC通常能够实现高分辨率的模数转换。由于其普及性，已经提出了许多对ΔΣADC和采用ΔΣADC的结构的变化形式。

发明内容

本公开描述了一种改进的多级噪声整形(MASH)模数转换器(ADC)，用于将模拟输入信号转换成数字输出信号。特别地，全德尔塔-西格玛(ΔΣ)调制器设置在MASH ADC的前端处，并且另一全ΔΣ调制器设置在MASH ADC的后端处。前端ΔΣ调制器将模拟输入信号数字化，后端ΔΣ调制器将前端ΔΣ调制器的输出与(原始)模拟输入信号之间的误差数字化。在后端调制器将(全)前端调制器的误差数字化的这种构造中，松弛了前端的一些设计约束。这些设计约束包括热噪声、数字噪声抵消滤波器复杂度(前端的量化噪声已经由前端的噪声传递函数整形)、和/或非线性。

附图说明

图1示出了图示说明两级MASH ADC的简化示意图。

图2示出了图示说明两级Sturdy MASH ADC；

图3示出了图示说明两级MASH ADC的特殊情况的简化示意性；

图4示出了示出两级MASH ADC的简化示意图，其是图3的两级ADC的特殊情况；

图5示出了简化示意图，图示说明根据本公开的一些实施方案的改进的MASH ADC；

图6示出了简化示意图，图示说明根据本公开的一些实施方案的改进的MASH ADC的示例性实现；

图7示出了流程图，图示说明根据本公开的一些实施方案的利用改进的MASH ADC将模拟输入信号转换成数字输出信号的示例性方法；

图8是简化示意性，图示说明根据本公开的一些实施方案的改进的MASH ADC的示例性应用；以及

图9是简化示意图，示出了根据本公开的一些实施方案的前端调制器和后端调制器的输出与两个数字滤波器组合；以及