[發明專利]Σ-Δ調制器

有效

• 申請號: 201210195640.3
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102832945A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 黃勝瑞;何丞諺
• 申請（專利權）人: 聯發科技股份有限公司
• 主分類號: H03M1/52
• 分類號: H03M1/52
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司 11111
• 代理人: 于淼;楊穎

【技術領域】

本發明是有關于一種Σ-Δ調制器(sigma-delta?modulator)，且特別是有關于一種在電阻式前饋回路濾波器中將導向至回路濾波器輸出端的一前饋路徑予以替換，以降低硬件復雜度、減少布局面積并降低功耗的Σ-Δ調制器。

【背景技術】

Σ-Δ調制器可用于模數轉換中，已成為信號/音訊/影像處理電路與通訊電路中的關鍵組成部分之一。

Σ-Δ調制器包括有一回路濾波器、一量化器與一數模轉換器。一模擬輸入的信號會和數模轉換器輸出的一模擬反饋信號作線性組合，并反饋至回路濾波器。據此，回路濾波器產生一濾波信號，其會被一量化器（quantizer）量化為一數字的量化信號。如此，模擬輸入信號就可被轉換為對應的數字信號。量化信號還會被數模轉換器轉換回一對應的模擬信號，以作為前述的模擬反饋信號，并反饋至回路濾波器。經由反饋架構，量化噪聲（誤差）就會被處理為高頻的頻帶，以被回路濾波器濾除。

電阻式前饋拓樸可用以實現一高性能連續時間（continuous-time）的回路濾波器。電阻式前饋拓樸的回路濾波器包括一積分鏈路與多個以電阻實現的前饋路徑。積分鏈路包括多個串接的積分器，用于積分信號；每一積分器由一端口導向至一次高次序的端口，亦即，各積分器由一端口接收信號，將接收到的信號積分，并輸出至次高次序的端口。各前饋路徑則旁路于積分鏈路，將一低次序端口的信號加權，并將其前向饋送，以和一較高次序端口的信號相加。如回路濾波器需要一前饋路徑以使一低次序端口的一第一信號得以和最高次序端口的一第二信號（即積分鏈路中最后一個積分器的輸出信號）作線性組合，就會需要一額外的相加電路，如一運算放大器，以組合第一信號與第二信號。此額外的相加電路會使回路濾波器消耗更多功率，并占據較大的布局面積。

舉例而言，在一個四次（4-th?order）回路濾波器中，若有一個前饋路徑導向至最高次序的端口，此回路濾波器就需要以五個運算放大器才能實現；這五個運算放大器的其中四個用以實現四個積分器（即次序一至四的四次濾波），另一個則用以實現額外的相加電路。亦即，以電阻式前饋拓樸實現的連續時間Σ-Δ調制器必須在回路濾波器最后加上額外的加法器（以運算放大器實現），因此會消耗較大電流以及較大芯片面積。

【發明內容】

有鑒于此，本發明實施例提供一種Σ-Δ調制器，以解決上述問題。

本發明的一實施例提供一Σ-Δ調制器，包括一前段部份與一混合部份。前段部份包括至少一前段積分器與至少一前饋路徑。前段積分器依據一內部信號的積分提供一第一積分信號。前饋路徑旁路于前段積分器，用以加權內部信號以提供一前饋信號。前段部份依據第一積分信號提供一總和信號，并依據總和信號與前饋信號的線性組合提供一前段信號。混合部份耦接前段部份，加權前段信號以提供一加權信號，積分前段信號以提供一第二積分信號，并將加權信號與第二積分信號組合以提供一濾波信號。

一實施例中，混合部份包括一后段積分器與一電阻式的加權路徑，分別用以積分前段信號與加權前段信號。由于混合部份整合了積分與線性組合（加權與相加）的功能，回路濾波器的硬件復雜度、功耗與布局面積都能得以縮減。如此，一個四次濾波器便可用四個放大器實現，不需增設放大器來實現額外的相加電路。

一實施例中，前段部份設有一前段輸入端口以接收一輸入信號，一前段輸出端口以輸出前段信號，并依據輸入信號提供內部信號。前饋路徑具有一前饋輸入端口以接收內部信號，并具有一前饋輸出端口以輸出前饋信號。前段積分器具有一積分輸入端口以接收內部信號，并具有一積分輸出端口以輸出第一積分信號。前饋輸入端口耦接至積分輸入端口，前饋輸出端口則耦接于積分輸出端口與前段輸出端口之間；亦即，前饋路徑跨越前段積分器，以旁路于前段積分器。

一實施例中，前段部份還包括一第二前段積分器，耦接于積分輸出端口與前段輸出端口之間。據此，前段部份可依據第一積分信號的積分提供總和信號。

一實施例中，第二前段積分器耦接于積分輸出端口與前饋輸出端口之間，用以依據第一積分信號的積分提供一第三積分信號。亦即，前饋路徑跨越兩個或更多個前段積分器。前段部份還依據第三積分信號提供總和信號。一實施例中，前段部份還包含一第二前饋路徑，耦接于前饋輸入端口與積分輸出端口之間。亦即，第二前饋路徑跨接的前段積分器的數目少于前述的前饋路徑，用以加權內部信號以提供一第二前饋信號。據此，前段部份可依據第一積分信號與第二前饋信號的線性組合提供總和信號。