[發明專利]反饋環中的量化噪聲消除

有效

• 申請號: 201711115960.2
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN108712157B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: A·J·卡爾布;Y·J·沙瑪;M·舒
• 申請（專利權）人: 美國亞德諾半導體公司
• 主分類號: H03H9/46
• 分類號: H03H9/46;A61B5/346;A61B5/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 歐陽帆

本公開涉及反饋環中的量化噪聲消除。用于基本消除量化誤差或噪聲的模擬前端(AFE)系統可以將AFE系統中的積分器電路的輸入與AFE系統的反饋回路中的數模轉換器(DAC)電路的輸入相結合。通過將積分器的輸入與反饋回路中的DAC電路的輸入相結合，可以基本消除濾波器的帶內量化噪聲，從而提高測量精度。

要求優先權

本申請要求于Arthur J.Kalb et al.于2016年11月13日提交的題為“INTERFERENCE-IMMUNE DIAGNOSTIC QUALITY ECG RECORDING FOR WIRELESS PATIENTMONITORING APPLICATIONS”的美國臨時專利申請序列號62/421,344、和Arthur J.Kalb etal.于2016年11月14日提交的題為“INTERFERENCE-IMMUNE DIAGNOSTIC QUALITY ECGRECORDING FOR WIRELESS PATIENT MONITORING APPLICATIONS”的美國臨時專利申請序列號62/421,650以及2017年5月1日提交的Arthur J.Kalb等人的題目為“QUANTIZATIONNOISE CANCELLATION IN A FEEDBACK LOOP”的美國臨時專利申請序列號62/492,406的優先權的權益，其全部內容均通過引用并入本文。

技術領域

本公開一般涉及集成電路，更具體地但不限于涉及模擬前端和模數轉換器。

背景技術

在許多電子應用中，模擬前端(AFE)可以轉換表示真實世界現象的模擬電信號，例如光、聲音、溫度或壓力轉換成用于數字處理的數字輸出信號，例如進一步的信號處理。例如，在某些精密測量系統中，電子設備可以配備一個或多個傳感器來進行測量并生成模擬信號。模擬信號可以被提供給模數轉換器(ADC)以產生用于進一步處理的數字表示。

AFE可以在很多地方找到，例如寬帶通信系統、音頻系統、接收機系統等。AFE可用于廣泛的應用領域，包括通信、能源、醫療保健、儀器儀表和測量、電機與動力控制、工業自動化以及航空航天/國防等。

發明內容

模擬前端(AFE)可用于各種應用，例如無線患者監護應用。本發明人認識到，在設計心電圖(ECG)測量前端時，需要解決的一個問題是在維持固定噪聲預算的同時使功耗最小化。本發明人認識到，在AFE內的ADC的輸入處的電容性采樣造成顯著的熱噪聲，通常稱為KT/C噪聲。這可以通過在ADC之前引入連續時間信號增益來避免。在采樣活動之前采取連續時間的信號增益減少了采樣噪聲的影響。然而，采取現有技術中的這種連續時間信號增益的方式可能具有若干缺點和局限性，這可以通過本公開中描述的各種技術來克服。

第一個缺點是用放大器實現的連續時間增益在輸出端具有有限的動態范圍，從而限制了可實現的增益。盡可能多地獲取收益是可取的。連續時間增益的第二個缺點是它們經常需要引入電阻。電阻根據其電阻值具有固有的熱噪聲；電壓噪聲功率與電阻值成正比。此外，電阻的引入需要電流的連續驅動以支持電阻兩端的電壓。這會消耗功率，而且這樣做通常需要功率放大器架構來消耗更多的功率。當電阻器不用于連續時間增益時，一般使用電容器。挑戰然后變為建立電容器上的合適偏置。

本發明通過在放大之前減去輸入信號的表示來解決這些缺點中的第一個。這允許在電路輸入處擴展動態范圍，而不需要放大器輸出處的擴展動態范圍。由于減去高分辨率表示通常是不實際的，本發明量化經濾波的ADC輸出以提供輸入的表示。上述減法環路從ADC輸出的數字域返回到放大器的模擬域。這是通過反饋數模轉換器(DAC)實現的。發明人已經將這個DAC與增益級結合起來。