[發明專利]西格瑪-德爾塔調制器裝置、用于校準連續時間西格瑪-德爾塔調制器的方法以及控制裝置

有效

• 申請號: 201580078491.4
• 申請日: 2015-04-01
• 公開（公告）號: CN107810604B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: N·馬克-維盧姆森
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: H03M1/00
• 分類號: H03M1/00;H03M3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫鵬;鄭冀之

西格瑪?德爾塔調制器裝置(100)包括具有至少一個調制器級的連續時間西格瑪?德爾塔調制器(CT_SDM)、數字積分器(Int_d)和給定數目的開關(Sw1，……，Sw8)。開關(Sw1，……，Sw8)被布置和配置成將連續時間西格瑪?德爾塔調制器(CT_SDM)轉換成包括數字積分器(Int_d)的一階增量西格瑪?德爾塔模數轉換器(INC_ADC)。與連續時間西格瑪?德爾塔調制器(CT_SDM)的輸入耦合的連續時間西格瑪?德爾塔調制器的至少第一調制器級(M_1)包括用于調整供應到第一調制器級的輸入信號和/或反饋信號的至少一個調諧元件。

本發明涉及包括連續時間西格瑪-德爾塔(sigma-delta)調制器的西格瑪-德爾塔調制器裝置。此外，本發明涉及用于校準連續時間西格瑪-德爾塔調制器的方法以及控制裝置。本發明還涉及包括西格瑪-德爾塔調制器裝置和控制裝置的系統。

操作為連續時間調制器的西格瑪-德爾塔調制器(所謂的連續時間西格瑪-德爾塔調制器)具有比操作為離散時間調制器的西格瑪-德爾塔調制器更低功耗的優點。替代地，對于具有相同功耗的信號處理而言，可以實現更高信號帶寬。

西格瑪-德爾塔數據轉換器或噪聲成形過采樣(oversample)轉換器在許多模數轉換應用中是優選的。例如MEMS擴音器系統之類的某些應用要求西格瑪-德爾塔數據轉換器的低靈敏度變化。為了降低由于過程變化而引起的連續時間西格瑪-德爾塔調制器的靈敏度變化，通常要求連續時間西格瑪-德爾塔調制器的一個或多個電路元件的調諧(tuning)。

US 8,643,518 B2公開了一種用于校準德爾塔-西格瑪調制器的選擇性系數的電路。該電路包括耦合到德爾塔-西格瑪調制器的多個級中的一個的校準邏輯模塊。校準邏輯模塊測量相應的級(stage)的振蕩頻率并且將其與參考頻率進行比較。校準邏輯調整與相應的級相關聯的選擇性電路部件，使得參考頻率與振蕩頻率匹配。

本發明的目的是提供包括連續時間西格瑪-德爾塔調制器的西格瑪-德爾塔調制器裝置、校準方法以及對應的控制裝置和系統，每個允許連續時間西格瑪-德爾塔調制器的容易和/或靈活的調諧。

此目的通過獨立權利要求的特征來實現。本發明的有利的實施例在從屬權利要求(sub-claim)中給出。

根據第一方面，本發明通過西格瑪-德爾塔調制器裝置來區分。西格瑪-德爾塔調制器裝置包括具有至少一個調制器級的連續時間西格瑪-德爾塔調制器、數字積分器和給定數目的開關。開關被布置和配置成將連續時間西格瑪-德爾塔調制器轉換成包括數字積分器的一階增量西格瑪-德爾塔模數轉換器。與連續時間西格瑪-德爾塔調制器的輸入耦合的連續時間西格瑪-德爾塔調制器的至少第一調制器級包括用于調整供應到第一調制器級的輸入信號和/或反饋信號的至少一個調諧元件。

這具有可以將連續時間西格瑪-德爾塔調制器(SDM)轉換成允許評估調制器級系數的值的變化的增量西格瑪-德爾塔調制器的優點。不需要用于調諧的外部參考信號，由此還允許在產生西格瑪-德爾塔調制器裝置之后執行調諧。調諧可以作為加電例程或待機模式之后的喚醒例程的一部分來執行。可以將任何類型的連續時間西格瑪-德爾塔調制器拓撲(包括調制器階數以及在量化器中使用的量化水平的數目)轉換成允許評估調制器級系數的值的變化的增量西格瑪-德爾塔模數轉換器。

根據第一個方面的實施例，西格瑪-德爾塔調制器裝置包括量化器元件(quantizier element)，其被耦合到連續時間西格瑪-德爾塔調制器。連續時間西格瑪-德爾塔調制器和量化器元件形成連續時間西格瑪-德爾塔模數轉換器(ADC)。通過耦合量化器元件的輸出與數字積分器的輸入并且斷開除了第一調制器級的調制器級，將連續時間西格瑪-德爾塔ADC轉換成一階增量西格瑪-德爾塔模數轉換器。

這具有可以僅使用非常小的開銷來容易地將連續時間西格瑪-德爾塔調制器重新配置成增量西格瑪-德爾塔模數轉換器的優點。所要求的另外電路的芯片面積和電流消耗可以非常小。