[發明專利]Δ-Σ模/數轉換中的過載檢測和校正

有效

• 申請號: 201780071154.1
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN109964410B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: J-T·馬林博格;T·埃德斯特倫
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H03M3/02
• 分類號: H03M3/02;H03M1/06
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

1.一種基于壓控振蕩器VCO的Δ-Σ模/數轉換器ADC，其包括：

基于VCO的量化器，其包括

延遲元件，用于基于模擬輸入信號來提供VCO輸出；和

組合邏輯，用于組合所述VCO輸出，以提供量化輸出；

檢測邏輯，用于基于所述量化輸出和至少一部分所述VCO輸出來檢測所述基于VCO的量化器的飽和；和

校正邏輯，用于響應于所述檢測邏輯檢測到所述基于VCO的量化器的飽和而修改所述量化輸出并提供修改的量化輸出，并且用于在沒有檢測到飽和的情況下提供未修改的所述量化輸出。

2.根據權利要求1所述的轉換器，其中

所述基于VCO的量化器包括多個N級環形振蕩器，每個環形振蕩器包括一系列所述延遲元件，其中N是表示所述延遲元件數量的正奇數，

所述輸入信號是差分信號，其為所述環形振蕩器中的每一個提供互補信號，和所述檢測邏輯被配置成將所述基于VCO的量化器的飽和作為所述環形振蕩器中的VCO環回檢測。

3.根據權利要求2所述的轉換器，其中所述檢測邏輯包括：

轉變檢測器，用于確定一個所述環形振蕩器中的哪個延遲元件處于轉變，并且用于提供與處于轉變的所述確定延遲元件相對應的來自所述組合邏輯的輸出；

高值元件計數器，用于確定處于轉變的所述組合邏輯的輸出的比例；和

飽和檢測器，用于基于來自所述轉變檢測器和所述高值元件計數器的信號來檢測所述基于VCO的量化器是處于高飽和狀態還是低飽和狀態。

4.根據權利要求3所述的轉換器，其中對于所述一個環形振蕩器中的每個延遲元件，所述轉變檢測器包括異或非門和與門。

5.根據權利要求3所述的轉換器，其中所述飽和檢測器包括飽和狀態檢測器，所述飽和狀態檢測器的所述輸出表示進入高飽和、離開高飽和、進入低飽和或離開低飽和的量化器狀態。

6.根據權利要求3所述的轉換器，其中所述飽和檢測器包括序列檢測器邏輯，其基于所述轉變檢測器的所述輸出來提供表示所述轉變檢測器已檢測到“低值-高值”轉變序列或“高值-低值”轉變序列的輸出。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的轉換器，其中對于每個所述量化輸出，所述校正邏輯包括反相器、與門和或門。

8.根據權利要求1-6中任一項所述的轉換器，其進一步包括連接在所述校正邏輯的輸出和所述轉換器的輸入之間的反饋環路，所述反饋環路包含多位數/模轉換器DAC，所述反饋環路用于將未修改的或修改的量化輸出中的一個從所述校正邏輯輸出提供到所述DAC，這取決于是否檢測到所述基于VCO的量化器的飽和。

9.根據權利要求8所述的轉換器，其中所述反饋環路具有環路增益，所述轉換器進一步包括所述反饋環路內的差分積分器以實現二階積分。

10.根據權利要求1-6中任一項所述的轉換器，其中所述轉換器具有高于一的階數。

11.一種集成電路芯片，其包括根據權利要求1-6中任一項所述的轉換器，被制造在襯底上不大于0.06mm²的區域內。

12.一種將模擬信號轉換為相應的數字信號的方法，所述方法包括：

基于量化輸出和至少一部分基于VCO的量化器的VCO輸出來檢測在所述基于VCO的量化器中的VCO環回，所述量化輸出通過組合所述VCO輸出而生成；

響應于檢測到所述基于VCO的量化器的飽和而修改所述量化輸出以強制執行恒定的最小或最大輸出。