[發明專利]環路濾波器、量化器、數模轉換器以及運算放大器

有效

• 申請號: 201210347357.8
• 申請日: 2009-08-17
• 公開（公告）號: CN102857229A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 黃勝瑞;林永裕
• 申請（專利權）人: 聯發科技股份有限公司
• 主分類號: H03M3/04
• 分類號: H03M3/04;H03F3/45
• 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

本發明有關于將模擬輸入轉換為數字輸出，更具體地，有關于ΣΔ模數轉換器，其包含新穎設計的環路濾波器、量化器、數模轉換器、和/或運算放大器。

背景技術

當前，信息和通信技術市場正急速發展，因此，無線通信變得日益重要。目前，已發展出多種無線通信系統。通常，無線信號由天線接收，從接收的頻譜中選擇所需頻帶。接著，選擇的所需頻帶經過多種信號處理過程，包括模擬濾波、放大、解調制、模數轉換等。進一步的信號處理由數字電路（例如數字信號處理器DSP）在數字域完成。

用于無線通信應用的接收機設計的重要趨勢為：更小的產品體積、更低的產品成本以及更長的待機(stand-by)時間。可通過增加集成度以使得產品更小以及更便宜。此即意味著外部元件（例如電感和濾波器）集成于芯片上。因此于接收機上實現的模數轉換器可發揮重要作用。更具體地，將模數轉換器轉移至接收機的天線一側可使（外部）模擬功能更多的數字集成至單個芯片上。然而，如此則需求模數轉換器具有高的線性度、動態范圍和帶寬的能力。

由于連續時間ΣΔ調制結合了固有反鋸齒(anti-aliasing)濾波、優異的線性性能以及低功耗能力，因此對于模數轉換來說連續時間ΣΔ調制是較好的技術。因此，在無線通信系統中，例如GSM/WCDMA系統，連續時間ΣΔ模數轉換器顯而易見的成為不可或缺的基本組件(building?block)。于是，可于穩健和可擴展的DSP內處理大部分的前端增益自適應和限制(blocker)濾波。

據此，如何設計可滿足指定應用（例如無線通信接收機）需求的連續時間ΣΔ模數轉換器成為電路設計者的一大難題。

發明內容

為了設計出可滿足指定應用需求的連續時間ΣΔ模數轉換器，本發明提供一種環路濾波器、量化器、數模轉換器以及運算放大器。

本發明提供一種環路濾波器，實現于ΣΔ模數轉換器中，所述環路濾波器包括：多個串行連接的積分器，包括第一積分器和第二積分器；第一正反饋電阻性元件，置于第一正反饋路徑中，其中所述第一正反饋路徑位于所述第二積分器的第一輸出節點和所述第一積分器的第一輸入節點之間；以及第一負反饋電阻性元件，置于第一負反饋路徑中，其中所述第一負反饋路徑位于所述第二積分器的第二輸出節點和所述第一積分器的所述第二輸入節點之間。本發明另提供一種包括如上所述環路濾波器的ΣΔ模數轉換器。

本發明另提供一種量化器，實現于ΣΔ模數轉換器中，所述量化器包括：一比較電路，用于比較模擬輸入與多個不同的參考電壓，以分別獲得多個比較結果，其中每個所述比較結果具有第一邏輯值或者第二邏輯值；以及處理電路，耦接于所述比較電路，用于根據所述比較結果產生多個輸出邏輯值，其中當所述比較結果包括至少一個第一邏輯值和至少一個第二邏輯值時，所述處理電路可使相應于所述比較結果一部分中每個比較結果的輸出邏輯值為所述第一邏輯值，以及可使相應于所述比較結果剩余部分中每個比較結果的輸出邏輯值為所述第二邏輯值，其中所述比較結果中所述一部分中的每個比較結果所對應的參考電壓大于所述比較結果中所述剩余部分中的每個比較結果所對應的參考電壓。

本發明另提供一種數模轉換器，實現于ΣΔ模數轉換器中，所述數模轉換器包括：至少一個數模轉換單元，其中每個數模轉換單元依據時鐘信號操作以將輸入比特轉換成一模擬輸出信號，其中每個數模轉換單元包括：電容性裝置；電阻性裝置，用于將所述模擬輸出信號輸出至所述ΣΔ模數轉換器的運算放大器輸入端；以及切換裝置，耦接于所述電容性裝置和所述電阻性裝置之間，用于當所述時鐘信號處于第一邏輯電平時，斷開所述電容性裝置和所述電阻性裝置間的連接且將電源與所述電容性裝置連接以對所述電容性裝置預充電，以及用于當所述時鐘信號處于與所述第一邏輯電平不同的第二邏輯電平時，斷開所述電源與所述電容性裝置的連接且將所述電阻性裝置與所述電容性裝置連接以產生相應于所述輸入比特的所述模擬輸出信號；其中所述電阻性裝置耦接于所述運算放大器的輸入端和所述切換裝置之間。本發明另提供一種包括如上所述數模轉換器的ΣΔ模數轉換器。