[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

在描述的實例中，一種基于壓控振蕩器的Δ?Σ模/數轉換器基于VCO的ΔΣADC(1)包含基于VCO的量化器(3)，其包含用于基于模擬輸入信號(2)來提供VCO輸出(5)的延遲元件和用于組合所述VCO輸出(5)以提供量化輸出(7)的組合邏輯(12)。檢測邏輯(22)基于所述量化輸出(7)和至少一部分所述VCO輸出(5)來檢測所述基于VCO的量化器(3)的飽和。所述基于VCO的ΔΣADC(1)還包含校正邏輯(58)，其用于響應于所述檢測邏輯(22)檢測到所述基于VCO的量化器(3)的飽和而修改所述量化輸出(7)并提供修改的量化輸出(14)，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(7)。

技術領域

本申請涉及用于模擬信號和數字信號之間的轉換的電子電路，更特別地涉及Δ-Σ模/數轉換中的過載檢測和校正。

背景技術

模/數轉換器(ADC)將模擬信號轉換為數字信號。例如，ADC以采樣頻率對模擬信號進行積分或采樣，并在多級量化器中進行量化，以實現相應的數字信號。本過程引入量化噪聲。

ADC可以采用Δ-Σ(ΔΣ)調制來提供超出其它ADC架構可能的動態范圍。作為一個實例，ΔΣADC使用過采樣調制器(其后有數字/抽取濾波器)以高于奈奎斯特頻率的速率對輸入信號進行采樣。過采樣調制器和數字/抽取濾波器一起產生高分辨率數據流輸出。

發明內容

在一個實例中，基于壓控振蕩器的Δ-Σ模/數轉換器(基于VCO的ΔΣADC)可以包含基于VCO的量化器，用于基于模擬輸入信號來提供VCO輸出和量化輸出。量化器包含用于提供VCO輸出的延遲元件和用于組合VCO輸出以提供量化輸出的組合邏輯。ADC進一步包含檢測邏輯，用于基于量化輸出和至少一部分VCO輸出來檢測基于VCO的量化器的飽和。ADC還包含校正邏輯，用于響應于檢測邏輯檢測到基于VCO的量化器的飽和而修改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量化輸出。

在另一個實例中，用于將模擬信號轉換為相應的數字信號的方法包含基于量化輸出和至少一部分基于VCO的量化器的VCO輸出來檢測基于VCO的量化器中的VCO環回。量化輸出通過組合VCO輸出而生成。所述方法包含響應于檢測到基于VCO的量化器的飽和而修改量化輸出以強制執行恒定的最小或最大輸出。

在又一個實例中，模/數轉換器(ADC)包含量化器，其包括以偽差分方式布置的至少兩個環形振蕩器，每個環形振蕩器包括多個延遲元件。量化器包含高飽和狀態和低飽和狀態，其由兩個振蕩器之間的相位差表征。ADC還包含異或門陣列，陣列中的每個異或門用于基于來自每個環形振蕩器中的相應延遲元件的輸入來提供輸出。反饋環路包含數/模轉換器(DAC)。ADC還包含飽和校正邏輯，其布置在異或門和DAC之間，以響應于檢測到量化器中的至少兩個環形振蕩器之間的VCO環回，分別對于高飽和狀態和低飽和狀態強制執行恒定的最大輸出信號或恒定的最小輸出信號。

附圖說明

圖1示出了基于VCO的ΔΣADC的一個實例。

圖2示出了基于VCO的ΔΣADC的另一個實例。

圖3示出了圖1的ADC中的兩個VCO之間的量化器操作和相位差。

圖4示出了圖1的ADC的示范性組合邏輯及其輸入。

圖5是示出了在不同飽和狀況下的示范性量化器輸出和相應量化器轉變狀態的量化器相位圖的曲線圖。

圖6示出了包含過載檢測和校正邏輯的基于VCO的ADC的示范性框圖。

圖7是示范性飽和檢測器的框圖。

圖8和9各自示出了各個NVCO和PVCO元件輸出的異或門輸出的實例，其中處于轉變的元件被突出顯示。

圖10-13是量化器相位圖的實例，其示出了導致量化器進入不同飽和狀態的轉變。