[發(fā)明專利]具有減少的量化級的多級Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280050524.0
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN103875185A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卡洛·平納
• 申請（專利權(quán)）人: 意法愛立信有限公司
• 主分類號: H03M3/04
• 分類號: H03M3/04
• 代理公司: 北京同達信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路（ADC），尤其涉及具有減少的量化級的多級Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

當需要高精度時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路(ADC)經(jīng)常使用Σ-Δ拓撲結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。

應用的示例是在音頻領(lǐng)域，在音頻領(lǐng)域中，Σ-ΔADC是最常用的。

如已知的，該轉(zhuǎn)換器的拓撲結(jié)構(gòu)將模擬輸入信號轉(zhuǎn)變成具有低比特數(shù)和頻譜整形的量化噪聲的數(shù)字字流。

最初的Σ-Δ轉(zhuǎn)換器具有單一比特輸出（2級），然后由于新的設(shè)計技術(shù)的使用，它們演化為多級輸出。

多級解決方案具有以增加ADC復雜性為代價而減少量化噪聲的優(yōu)勢。

為此，這些轉(zhuǎn)換器的輸出比特主要在1比特（2級）至5比特（32級）的范圍內(nèi)，并且它們很少超出這些數(shù)量。

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的多級二階Σ-Δ轉(zhuǎn)換器100，其中，所示出的量化器101是L級。

圖1中的轉(zhuǎn)換器100被布置成將輸入模擬信號X轉(zhuǎn)變成數(shù)字字流Y。

轉(zhuǎn)換器100包括具有在量化器101上游彼此串聯(lián)連接的第一模擬積分器102和第二模擬積分器103的直接路徑d1。轉(zhuǎn)換器100還包括布置成分別從第一模擬轉(zhuǎn)換器102和第二模擬轉(zhuǎn)換器103的輸入中減去數(shù)字輸出信號Y的反饋路徑f1。

眾所周知，量化器一定不能將延遲引入直接路徑中，這是因為延遲可能引起不穩(wěn)定，因此實現(xiàn)量化器的優(yōu)選解決方案是形成閃存轉(zhuǎn)換器，其中比較器的數(shù)量等于輸出級減一（在這個示例中是L-1個比較器）。

其他方法可以實現(xiàn)該塊，但是在任何情況下，都需要低延遲和L級精確度。

在大部分情況下，量化器的復雜度是級數(shù)增加的限制因素。

在出版物“A4Ghz?CT?Sigma-Delta?ADC?with70dB?and-74dBFS?THD?in125Mhz?BW”（Bolatkale等，470-417頁，ISSCC2011/27期/OVERSAMPLINGCONVERTER?IEEE?International?Solid-State?Circuits?Conference）中描述了多級Σ-ΔAD轉(zhuǎn)換器的示例。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有減少的量化級的多級Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器是提到的現(xiàn)有技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的、克服了現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)換器的至少一些缺陷和限制并減小需要的量化器精度的替選方案。

根據(jù)本發(fā)明的多級Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括直接路徑，該直接路徑具有用于接收輸入模擬信號的輸入端子、以及用于提供對應于所述輸入模擬信號的輸出數(shù)字信號的輸出端子。直接路徑包括：模擬積分器，該模擬積分器具有用于接收代表輸入模擬信號的第一模擬信號的輸入端子、以及用于提供第二模擬信號的輸出端子；第一計算塊，該第一計算塊被布置成接收所述第二模擬信號以及提供第一模擬計算信號；量化器，該量化器具有連接至第一計算塊來接收第一模擬計算信號的相應的輸入端子、以及操作性地連接至直接路徑的輸出端子的相應的輸出端子。直接路徑還包括插入在量化器的輸出端子和轉(zhuǎn)換器的輸出端子之間的數(shù)字積分器。所述數(shù)字積分器包括延遲塊，該延遲塊具有用于接收所述輸出數(shù)字信號的輸入端子、以及用于提供延遲數(shù)字信號的輸出端子。轉(zhuǎn)換器還包括第一反饋路徑，所述第一反饋路徑布置成將代表存在于數(shù)字積分器的延遲塊的輸出端子處的延遲數(shù)字信號的模擬信號提供給第一計算塊，所述第一計算塊被布置成從第二模擬信號中減去所述反饋模擬信號。

本發(fā)明的實施方式是包括多級Σ-ΔAD轉(zhuǎn)換器的數(shù)字音頻設(shè)備。

附圖說明

參照附圖，根據(jù)下面以示例性而非限制性示例的方式給出的本發(fā)明的一實施方式的詳細描述，將更好地理解本發(fā)明的多級Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器的特征和優(yōu)點，在附圖中：

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的多級Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器的框圖；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多級Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器的框圖；以及

圖3示出使用根據(jù)本發(fā)明的多級Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字音頻設(shè)備的框圖。

具體實施方式

本發(fā)明的多級Σ-Δ模數(shù)（AD）轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選實施方式的框圖可以參照圖2進行描述。

數(shù)字音頻設(shè)備（下面參照圖3描述的）包括根據(jù)本發(fā)明的多級Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

數(shù)字音頻設(shè)備可以用在任何具備音頻信號的便攜式設(shè)備中，例如移動電話或蜂窩電話、MP3播放器，PDA（個人數(shù)字助理）、便攜式計算機、平板電腦等。