∑-δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種E-A(西格瑪-德爾塔）模 數(shù)轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于具有大帶寬、高信號與噪聲諧波比（SNDR)以及反鋸齒濾波等優(yōu)點(diǎn)，連續(xù)時(shí)間 E-A模數(shù)（A/D)轉(zhuǎn)換電路變得日益重要。在無線通信系統(tǒng)中，例如GSM/WCDMA系統(tǒng)中，連 續(xù)時(shí)間E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換電路已經(jīng)成為了不可或缺的基本組件。
[0003] 圖1示出了一種典型的信號處理系統(tǒng)10的部分模塊圖。如圖1所示，輸入信號經(jīng) 放大后被提供給模擬濾波器11，并且在濾波后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器13進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換器 13輸出端耦接了信號處理電路，其包括串聯(lián)耦接的自動增益控制（AGC)電路15、數(shù)字濾波 器17、載波同步器19、均衡器21以及誤差校正/解碼電路23。對于包括E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器 在內(nèi)的各種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入信號的幅度過高而導(dǎo)致信號過載時(shí)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的SNDR值 會顯著下降。特別地，輸入過載可能會導(dǎo)致模數(shù)轉(zhuǎn)換器13失效，進(jìn)而導(dǎo)致均衡器21甚至模 數(shù)轉(zhuǎn)換器后接的整個(gè)數(shù)字信號處理電路無法正常工作。
[0004] 然而，對于許多通信系統(tǒng)而言，輸入過載可能會經(jīng)常發(fā)生。例如帶外信號或干擾信 號的幅度可能比帶內(nèi)信號高20至40dB，這些干擾信號又被稱為阻塞（blocker)。再例如， 由于信號調(diào)制、信號衰減或存在回波信號，實(shí)際信號的峰均比（PAR)可能過高。這些干擾脈 沖可能會使得整個(gè)信號處理系統(tǒng)崩潰，這也是許多通信系統(tǒng)中為何需要采用交織和解交織 技術(shù)的原因。輸入過載還可能由一些其他原因引起。換言之，對于應(yīng)用在通信系統(tǒng)中的數(shù) 模轉(zhuǎn)換器，其通常必須得應(yīng)付大幅變化的輸入信號。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中提供了一些方案來解決輸入過載的問題。例如在圖1所示模數(shù)轉(zhuǎn)換器 的典型應(yīng)用中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的前級可能設(shè)置有放大器、濾波器和/或信號混合器（圖中未示 出），同時(shí)其可能還后接有數(shù)字信號處理電路。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器前級的放大器可以采用自 動增益放大器，其可以通過調(diào)整放大器的增益來調(diào)節(jié)輸入信號的幅度或功率。這樣，輸入信 號大體可以被調(diào)整到適于模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理的幅度范圍內(nèi)。然而，假設(shè)輸入信號的峰均比為 20dB，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端的信噪比（SNR)需要為30dB，同時(shí)阻塞為30dB或更高。在這種情況 下，可以將自動增益控制的幅度設(shè)置為比模數(shù)轉(zhuǎn)換器的SNDR最大值低50dB。這樣，需要使 用SNDR高于80dB的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。但是，高性能（SNDR大于或等于80dB)的高頻（10MHz或 以上）模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，且對寄生及環(huán)境(指同一芯片上其周邊電路產(chǎn)生的干擾） 敏感，因此只能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，尚不能夠集成在系統(tǒng)級芯片（SystemOnChip,S0C)中。（參見： http://www.Stanford,edu/ ~murmann/adcsurvey,html)
[0006] 另一種解決輸入過載的方案是在同一電路中應(yīng)用多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。同時(shí)，在該電 路中設(shè)置一個(gè)用于檢測輸入過載的檢測電路。當(dāng)檢測到輸入過載時(shí)，這些模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的 一個(gè)或一些模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以被選中用來處理過載的輸入信號；相反，當(dāng)未檢測到輸入過載 時(shí)，另一個(gè)或一些模數(shù)轉(zhuǎn)換器被選中。然而，這種方式需要中斷信號轉(zhuǎn)換并且具有較長的延 遲。
[0007] 此外，對于許多通信系統(tǒng)中所采用的用來抑制干擾脈沖的交織和解交織電路，其 規(guī)模越大，則其將過載后的電路恢復(fù)到正常狀態(tài)的時(shí)間也越長。這嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的響應(yīng) 速度。
[0008] 對于E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器，特別是連續(xù)時(shí)間E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將量化器輸出 信號反饋給最前端求和級的反饋數(shù)模轉(zhuǎn)換器是影響整個(gè)E-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度的主 要瓶頸。在E-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，提供反饋信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的線性度直接決定了整個(gè) 電路的精度?，F(xiàn)有技術(shù)公開了多種用于提高數(shù)模轉(zhuǎn)換器線性度的方式，例如可以采用開 關(guān)電容式歸零（SCRZ)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)（參見TimirNandi, "Continuous-TimeAEMo dulatorswithImprovedLinearityandReducedClockJitterSensitivityUsing theSwitched-CapacitorReturn-to-ZeroDAC"，IEEEJSSCVol. 48,No. 8,Aug. 2013); 再例如在E-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器中增加抽取濾波器，以更精確地估計(jì)反饋數(shù)模轉(zhuǎn)換器的誤 差（參見PascalWitte,"HardwareComplexityofaCorrelationBasedBackground DACErrorEstimationTechniqueforE-AADCs"，2167-2170,Circuitsand Systems(ISCAS),Proceedingsof2010IEEEInternationalSymposiumon); 又例 如，可以在環(huán)路濾波器中采用前饋路徑來減少反饋數(shù)模轉(zhuǎn)換器的使用（參見Chen-Yen Ho, "A75.1dBSNDR, 80. 2dBDR, 4th-〇rderFeed-forwardContinuous-TimeSigma-Delta ModulatorwithHybridIntegratorforSiliconTV-tunerApplication"，IEEE ASSCC，261-264,Nov. 2011)。然而，這些E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，且對寄生及環(huán) 境(指同一芯片上其周邊電路產(chǎn)生的干擾)敏感，很難實(shí)現(xiàn)。因此，需要在不增加現(xiàn)有反饋數(shù) 模轉(zhuǎn)換器線性度的情況下，使得E_△模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠處理大幅變化的輸入信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本申請的一個(gè)目的在于提供一種結(jié)構(gòu)相對簡單、響應(yīng)速度快的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0010] 本申請的一個(gè)方面公開了一種E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括：求 和級，用于接收輸入信號，并且通過從所述輸入信號中減去第一反饋信號與第二反饋信號 來生成誤差信號；環(huán)路濾波器，其耦接到所述求和級的輸出端，用于對所述誤差信號進(jìn)行濾 波；量化器，其耦接到所述環(huán)路濾波器的輸出端，用于量化所述被濾波的誤差信號以生成量 化信號，并用于根據(jù)所述被濾波的誤差信號生成過載信號，其中所述過載信號用于指示所 述被濾波的誤差信號是否過載和/或過載程度；第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其耦接到所述量化器以 接收所述量化信號，用于根據(jù)所述量化信號生成所述第一反饋信號；以及第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器， 其耦接到所述量化器以接收所述過載信號，用于根據(jù)所述過載信號生成所述第二反饋信 號。
[0011] 在一些實(shí)施例中，所述量化器具有量化信號輸出端以及信號過載輸出端，其中所 述量化器在所述量化信號輸出端輸出所述量化信號，并在所述信號過載輸出端輸出所述過 載信號。
[0012] 在一些實(shí)施例中，所述量化器對所述被濾波的誤差信號與預(yù)定過載閾值進(jìn)行比 較，并根據(jù)所述比較結(jié)果生成所述過載信號。
[0013] 在一些實(shí)施例中，所述E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括：信號處理模塊，其耦接在所述量 化器與所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間，用于提高所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號的線性度。
[0014] 在一些實(shí)施例中，所述信號處理模塊包括動態(tài)單元匹配模塊，用于將所述量化信 號中的失配轉(zhuǎn)移到所述環(huán)路濾波器的通帶之外。
[0015] 在一些實(shí)施例中，所述信號處理模塊還用于補(bǔ)償環(huán)路過度延遲的模塊。
[0016] 在一些實(shí)施例中，所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的線性度低于所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的線性 度。
[0017] 在一些實(shí)施例中，所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器是多臺階數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0018] 在一些實(shí)施例中，所述環(huán)路濾波器是積分器級聯(lián)反饋結(jié)構(gòu)環(huán)路濾波器。
[0019] 在一些實(shí)施例中，所述環(huán)路濾波器是電阻電感電容濾波器。
[0020] 在一些實(shí)施例中，所述E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括：第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其耦接到所述 量化器以接收所述量化信號，用于根據(jù)所述量化信號生成第三反饋信號，并且將所述第三 反饋信號輸出到所述環(huán)路濾波器的輸出端或所述環(huán)路濾波器的中間節(jié)點(diǎn)。
[0021] 在一些實(shí)施例中，所述E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器是連續(xù)時(shí)間E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0022] 以上為本申請的概述，可能有簡化、概括和省略細(xì)節(jié)的情況，因此本領(lǐng)域的技術(shù)人 員應(yīng)該認(rèn)識到，該部分僅是示例說明性的，而不旨在以任何方式限定本申請范圍。本概述部 分既非旨在確定所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也非旨在用作為確定所要求保護(hù) 主題的范圍的輔助手段。
【附圖說明】
[0023] 通過下面說明書和所附的權(quán)利要求書并與附圖結(jié)合，將會更加充分地清楚理解本 申請內(nèi)容的上述和其他特征?？梢岳斫?，這些附圖僅描繪了本申請內(nèi)容的若干實(shí)施方式，因 此不應(yīng)認(rèn)為是對本申請內(nèi)容范圍的限定。通過采用附圖，本申請內(nèi)容將會得到更加明確和 詳細(xì)地說明。
[0024] 圖1示出了一種典型的信號處理系統(tǒng)10的部分模塊圖；
[0025] 圖2示出了根據(jù)本申請一個(gè)實(shí)施例的E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器100 ;
[0026] 圖3不出了傳統(tǒng)E_ A模數(shù)轉(zhuǎn)換器100的SNDR-輸入信號曲線；
[0027] 圖4示出了圖2的E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器100的SNDR-輸入信號曲線；
[0028] 圖5示出了根據(jù)本申請一個(gè)實(shí)施例的E_ A模數(shù)轉(zhuǎn)換器200;
[0029] 圖6示出了圖4中量化器的一種示例性結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方