高效時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及模數(shù)轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器在硅面積和/或能量方面的效率。
【背景技術(shù)】
[0002]通常使用數(shù)字技術(shù)而非模擬技術(shù)來實現(xiàn)電子設(shè)備(諸如例如，電視機和其它音頻/視頻設(shè)備)。通常，數(shù)字技術(shù)變得越先進，將模擬信號轉(zhuǎn)換成適于數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)字信號的任務(wù)變得越苛刻。
[0003]概念上，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(也稱為ADC或A/D轉(zhuǎn)換器)及其基本功能(采樣保持、量化)在本領(lǐng)域中是熟知的，并且在本文中將不進一步詳細說明。
[0004]對于高采樣頻率，必要的或至少有益的是，使用包括若干組成(constituent)ADC的ADC結(jié)構(gòu)以能夠適應(yīng)高采樣頻率。這樣的結(jié)構(gòu)緩解了對各個組成ADC的處理速度要求。這樣的ADC結(jié)構(gòu)的示例是流水線ADC和時間交織ADC (例如，并行逐次ADC) 0 US 2011/0304489Al、WO 2007/093478 Al、EP 0624289 BI 和 WO 2010/042051 Al 描述了各種示例時間交織ADC結(jié)構(gòu)。
[0005]在時間交織ADC(TI ADC)的典型實現(xiàn)中，期望能夠適應(yīng)數(shù)字輸出信號的各種采樣頻率。另一方面，設(shè)計并驗證組成ADC設(shè)計以不同的時鐘頻率來操作會很麻煩。由此，期望能夠使用針對TI ADC結(jié)構(gòu)中的特定的固定時鐘頻率而設(shè)計的組成ADC實現(xiàn)并且仍然能夠提供數(shù)字輸出信號的各種采樣頻率。
[0006]因此，需要包括針對特定的固定時鐘頻率而設(shè)計的組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的靈活的數(shù)字輸出信號采樣頻率時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]應(yīng)當強調(diào)，在本說明書中使用的術(shù)語“包括”用于指定所闡述的特征、整數(shù)、步驟或部件的存在，但不排除一個或更多個其它特征、整數(shù)、步驟、部件或其組合的存在或添加。
[0008]—些實施方式的目的是消除至少一些上述缺點并且提供用于操作時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器的方法和布置。
[0009]根據(jù)第一方面，這通過將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成具有采樣速率R的數(shù)字輸出信號的操作時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器的方法來實現(xiàn)。
[0010]時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括:一列整數(shù)N個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器，每個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有模擬輸入端和數(shù)字輸出端；整數(shù)N個采樣保持單元，每個采樣保持單元連接至N個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器中相應(yīng)的一個的模擬輸入端。
[0011]時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括時序電路，該時序電路用于生成:模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘信號，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘信號的周期使得基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘來操作的組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠在等于M/R的時間段期間對模擬信號樣本進行數(shù)字化；以及數(shù)目M個時序信號，每個時序信號的周期為M/R，其中，M小于或等于N。
[0012]該方法包括:(針對N個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的數(shù)目M個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個，其中，M個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個與對應(yīng)的采樣保持單元相關(guān)聯(lián))使用M個時序信號中相應(yīng)的一個來對相應(yīng)的采樣保持單元進行時鐘控制以在組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端處提供模擬輸入信號的樣本。無時序信號被用來對采樣保持單元中的兩個或更多個進行時鐘控制。
[0013]該方法還包括:(針對M個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個)基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘來操作組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器以在組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端處提供數(shù)字信號，并且基于M個時序信號中相應(yīng)的一個來提供組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端的數(shù)字信號的樣本作為數(shù)字輸出信號的樣本。
[0014]在一些實施方式中，時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器還可以包括具有N個輸入端和N個輸出端的時間對準器，其中，每個輸出端與相應(yīng)的輸入端相關(guān)聯(lián)，并且每個輸入端連接至N個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器中相應(yīng)的一個的數(shù)字輸出端。在這些實施方式中，基于M個時序信號中相應(yīng)的一個來提供組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端的數(shù)字信號的樣本作為數(shù)字輸出信號的樣本可以包括:使用M個時序信號中相應(yīng)的一個來對時間對準器進行時鐘控制，并且響應(yīng)于此將數(shù)字信號從組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端經(jīng)由時間對準器的對應(yīng)的輸入端傳遞至?xí)r間對準器的對應(yīng)的輸出端。時間對準器的相應(yīng)輸出端的數(shù)字信號具有采樣速率R/M。
[0015]在一些實施方式中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘信號的周期為固定參數(shù)(通常由組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的硬件實現(xiàn)來確定)。該時鐘周期例如可以與系統(tǒng)時鐘周期相同。
[0016]根據(jù)一些實施方式，采樣速率R可以是可變的。例如，可以根據(jù)系統(tǒng)時鐘生成時鐘周期為1/R的采樣時鐘信號，并且M個時序信號中的每一個可以是周期為M/R的時鐘信號的等距時移副本(其中，對于時序信號之一而言，時移可以為零)，使得M個時序信號共同地提供采樣時鐘。
[0017]根據(jù)一些實施方式，采樣距離1/R可以與模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘信號的周期不同。由此，采樣距離1/R可以大于或小于模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘信號的周期?？商孢x地，在一些情況下，采樣距離1/R可以等于模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘信號的周期。
[0018]根據(jù)一些實施方式，可以基于采樣速率R和組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸入信號進行數(shù)字化而花費的時間來確定M。例如，約束可以是:如果組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以在時間段T(與模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘信號的特定數(shù)目的周期對應(yīng)的組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器等待時間，該特定數(shù)目取決于組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的實現(xiàn))期間對輸入信號進行數(shù)字化，則M為滿足如下條件的整數(shù):TR小于或等于Μ。
[0019]該方法還可以包括對時間對準器的相應(yīng)輸出端的數(shù)字信號進行復(fù)用以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號。
[0020]在一些實施方式中，該方法還可包括將M確定為滿足如下條件的整數(shù):組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器等待時間T與R的乘積小于或等于M0例如，整數(shù)M可以被確定為滿足如下條件的最小整數(shù):Τ與R的乘積小于或等于M0
[0021]在一些實施方式中，M可以小于N，并且該方法還可以包括使不在M個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器進入低能量模式。低能量模式可以包括完全阻礙到相應(yīng)的組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電力供給，或者可以包括睡眠狀態(tài)，在睡眠狀態(tài)下，雖然可以執(zhí)行一些操作，但是與完全操作模式相比消耗較少能量。
[0022]在M小于N的情況下，該方法還包括從該列N個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器中選擇M個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器。例如可以通過與時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)的控制器來執(zhí)行該任務(wù)。可以做出選擇，使得對于所有N個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器而言處于低能量模式的組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的平均時間相等。這可以通過循環(huán)選擇、偽隨機選擇或任何其它統(tǒng)一的選擇規(guī)則來實現(xiàn)。可替選地，可以做出選擇，使得相同的(取決于M)組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器總是被選出用于低能量模式。例如，可以將低能量模式分配至處于該列物理硬件實現(xiàn)的一個端的N-M個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0023]第二方面是包括計算機可讀介質(zhì)的計算機程序產(chǎn)品，在計算機可讀介質(zhì)上具有包括程序指令的計算機程序。計算機程序能夠被加載至數(shù)據(jù)處理單元中，并且當計算機程序由數(shù)據(jù)處理單元運行時，所述計算機程序適于使根據(jù)第一方面所述的方法被執(zhí)行。
[0024]第三方面是用于將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成具有采樣速率R的數(shù)字輸出信號的時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0025]時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括一列整數(shù)N個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，每個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有模擬輸入端和數(shù)字輸出端、并且適于基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘來操作以在數(shù)字輸出端處提供數(shù)字信號。
[0026]時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括整數(shù)N個采樣保持單元，其中。每個采樣保持單元連接至N個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器中相應(yīng)的一個的模擬輸入端、并且適于基于數(shù)目M個時序信號中相應(yīng)的一個來操作以在相應(yīng)的組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端處提供模擬輸入信號的樣本，其中，M小于或等于N。無時序信號被用來對采樣保持單元中的兩個或更多個進行時鐘控制。
[0027]此外，時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括一個或更多個數(shù)字輸出處理單元，該數(shù)字輸出處理單元適于基于M個時序信號中相應(yīng)的一個來提供組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端的數(shù)字信號的樣本作為數(shù)字輸出信號的樣本。
[0028]時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括用于生成模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘信號和M個時序信號的時序電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘信號的周期使得基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作時鐘來操作的組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠在等于M/R的時間段期間對模擬信號樣本進行數(shù)字化，并且每個時序信號的周期為M/R。
[0029]在一些實施方式中，一個或更多個輸出處理單元可以包括具有N個輸入端和N個輸出端的時間對準器，其中，時間對準器的每個輸出端與時間對準器的相應(yīng)輸入端相關(guān)聯(lián)，并且時間對準器的每個輸入端連接至N個組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器中相應(yīng)的一個的數(shù)字輸出端。時間對準器適于:針對時間對準器的輸出端中的每一個、響應(yīng)于使用M個時序信號中相應(yīng)的一個來對時間對準器進行時鐘控制，將數(shù)字輸出信號從相應(yīng)的組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端經(jīng)由時間對準器的相應(yīng)輸入端傳遞至?xí)r間對準器的輸出端。時間對準器的輸出端的數(shù)字輸出信號具有采樣速率R/M。
[0030]根據(jù)一些實施方式，時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器還可以包括適于對時間對準器的輸出端的數(shù)字信號進行復(fù)用以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號的復(fù)用器。
[0031]在一些實施方式中，一個或更多個輸出處理單元可以包括:復(fù)用器，該復(fù)用器適于:響應(yīng)于使用M個時序信號對復(fù)用器進行時鐘控制，對組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端的數(shù)字信號進行復(fù)用以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號；標記器，該標記器適于提供具有驗證指示的數(shù)字輸出信號的各個樣本。
[0032]在一些實施方式中，一個或更多個輸出處理單元可以包括:存儲器，該存儲器適于臨時存儲組成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端的數(shù)字信號的樣本；存儲器輸出讀取器，該存儲器輸出讀取器適于通過讀取存儲在存儲器中的相應(yīng)的樣本、響應(yīng)于使用M個時序信號對其進行時鐘控制來產(chǎn)生數(shù)字輸出信號。
[0033]在一些實施方式中，M可以等于N。在其它實施方式中，M可以小于N。
[0034]根據(jù)一些實施方式，