時域切換模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)備與方法
【專利摘要】一種時域切換之模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)備與其利用方法。在一種實現(xiàn)方式中，轉(zhuǎn)換器設(shè)備包含載波信號源、以及至少一個參考源。載波信號會與輸入信號加成，且加成的調(diào)變信號被送至比較器電路。比較器用于檢測調(diào)變波形與參考準(zhǔn)位的交叉，從而產(chǎn)生觸發(fā)事件。連續(xù)觸發(fā)事件之間的時間周期被用來獲得因輸入信號而導(dǎo)致的調(diào)變信號偏差，因此能夠測量輸入信號。載波振蕩振幅與頻率的控制能夠即時調(diào)整轉(zhuǎn)換器動態(tài)范圍和解析度。使用額外的參考信號準(zhǔn)位能夠增加感測器頻率響應(yīng)及準(zhǔn)確性。雙通道轉(zhuǎn)換器設(shè)備能夠推定共模噪音并將其移除，從而增進(jìn)信號轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。
【專利說明】時域切換模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)備與方法
[0001]優(yōu)先權(quán)及相關(guān)申請書
[0002]本申請主張2012年8月17日同時提交的美國專利申請第13/588，643號的優(yōu)先權(quán)，其名稱為“時域切換模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)備與方法”，其進(jìn)一步主張2011年8月19日提交的美國臨時專利申請第61/525，596號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容將結(jié)合于此并作為參考。
[0003]本申請還引用名稱為“用于振蕩擾動時域測量的設(shè)備及方法”的2011年6月24日所提出的美國專利申請第13/168，603號，其全部內(nèi)容將結(jié)合于此并作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明一般涉及信號轉(zhuǎn)換用振蕩方法與設(shè)備，具體地說涉及一種時域切換模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的示例性實施方式、及其實現(xiàn)方式和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0005]模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，是一種將模擬形式的連續(xù)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的離散信號的一類設(shè)備，通常用于信號測量及其它應(yīng)用。一般來說，ADC是一種將輸入模擬信號(例如，電壓或電流)轉(zhuǎn)換成與輸入信號量成比例的數(shù)字值的電子裝置。 [0006]模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的性能一般是使用取樣率(通?；谀慰苟ɡ恚x擇所要檢出最大頻率的兩倍)解析度(位元):用來表示模擬輸入信號值的在數(shù)字化位元流中的位元數(shù)；以及最低有效位元(LSB):數(shù)字化位元流中的最低權(quán)重位元來描述。對應(yīng)于ADCLSB的模擬信號值(例如，電壓或電流)也稱為信號解析度、或ADC電解析度。LSB表示改變ADC的輸出碼級所需的輸入電壓的最小變化。關(guān)于最先進(jìn)的ADC技術(shù)，現(xiàn)代ADC的解析度的范圍一般大致介于8位元至24位元之間。
[0007]現(xiàn)有ADC技術(shù)概括在表1中，且包括:delta-sigma轉(zhuǎn)換器；delta調(diào)變轉(zhuǎn)換器；逐步逼近(SAR)轉(zhuǎn)換器、直接轉(zhuǎn)換或快閃式ADC、威爾金森(Wilkinson)ADC、積分式ADC(如雙斜率、四斜率)；以及管線式ADC。表1呈現(xiàn)了關(guān)于一些典型ADC技術(shù)的精選的性能概括和價值指標(biāo)。
[0008]表1
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)備，包含: 用于接收輸入信號和載波信號的第一接口；以及 與所述第一接口進(jìn)行信號通信的邏輯部， 所述邏輯部配置有:識別I個以上參考準(zhǔn)位；基于所述輸入信號和所述載波信號產(chǎn)生調(diào)變信號；通過所述調(diào)變信號檢測所述I個以上參考準(zhǔn)位的交叉；基于檢測到的所述交叉，求出多個時序周期；以及至少部分基于所述多個時序周期，產(chǎn)生所述輸入信號的I個以上推定值。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備進(jìn)一步包含動態(tài)地可調(diào)整動態(tài)測量范圍。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述動態(tài)地可調(diào)整動態(tài)測量范圍的調(diào)整至少使用所述載波信號的振幅來進(jìn)行調(diào)整。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述調(diào)整至少部分基于所述輸入信號的振幅來選擇。
5.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述輸入信號的所述I個以上推定值包含2個以上獨立的推定值。
6.如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述邏輯部進(jìn)一步通過合并所述兩個或多個獨立推定值來增加所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備的準(zhǔn)確性。
7.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備進(jìn)一步包含能夠減輕I個以上信號失真補償設(shè)備。
8.如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述補償設(shè)備包含第二信號路徑。
9.如權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述I個以上信號失真包含共模噪音，所述補償設(shè)備能夠至少部分基于所述第二信號路徑來生成所述共模噪音的推定值。
10.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備進(jìn)一步包含取樣和保持裝置，所述取樣和保持裝置能夠在所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備取樣周期期間輸出固定取樣振幅。
11.一種將模擬波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的方法，所述方法包含: 接收所述模擬波形； 將所述模擬波形與循環(huán)信號混合，生成混合波形； 基于所述循環(huán)信號定義至少I個周期； 基于所述混合波形的與至少一預(yù)定振幅準(zhǔn)位的交叉，求出I個以上時序值；以及 至少部分基于所述I個以上時序值與所定義的至少I個周期的比較，來推定所述模擬波形的振幅。
12.如權(quán)利要求11項所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包含對來自噪音的I個以上的影響進(jìn)行補償。
13.如權(quán)利要求11項所述的方法，其中，所述模擬波形的所述振幅的推定行為，包含基于2個以上獨立的推定演算法生成2個以上獨立的值。
14.如權(quán)利要求11項所述的方法，其中，所述模擬波形包含時間變化波形。
15.如權(quán)利要求14項所述的方法，其中，所述時間變化模擬波形的所述振幅的推定行為，包括將所述模擬波形的所述時間變化量隨著I個以上取樣周期呈線性變化進(jìn)行模型化。
16.如權(quán)利要求11項所述的方法，其中，所述定義至少I個周期包含定義多個周期，且所述方法進(jìn)一步包含在所定義的所述多個周期中的至少I個周期時，關(guān)閉至少I個邏輯裝置的電力，從而能夠降低資源消耗。
17.如權(quán)利要求11項所述的方法，其中，所述循環(huán)信號包含非正弦波形。
18.一種非暫時性計算機(jī)可讀設(shè)備，其中儲存有I個以上程序，所述I個以上程序包含多個指令，當(dāng)執(zhí)行所述多個指令時， 接收基于輸入信號和已知頻率的載波而生成的調(diào)變波形； 求出多個事件的相對時序，所述多個事件包含所述調(diào)變波形與參考準(zhǔn)位的交叉； 比較所述相對時序與從所述已知頻率得到的周期；以及 至少基于所述比較，計算出所述輸入信號的推定值。
19.如權(quán)利要求18所述的非暫時性計算機(jī)可讀設(shè)備，其中，所述指令進(jìn)一步基于所述輸入信號依次計算出多個所述推定值，從而生成數(shù)字輸出波形。
20.如權(quán)利要求19所述的非暫時性計算機(jī)可讀設(shè)備，其中，在所述推定值各自之間的時間長是基于所得到的所述周期決定。
21.如權(quán)利要求18所述的非暫時性計算機(jī)可讀設(shè)備，其中所述輸入信號包含時間變化電壓準(zhǔn)位。
22.—種時域切換模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)備，包含: 第一端口，用于接收具有載波周期特征的周期載波信號； 輸入端口，用于接收一輸入模擬信號；以及 邏輯部， 所述邏輯部基于所述載波信號和所述輸入模擬信號生成調(diào)變信號； 比較所述調(diào)變信號與第一參考信號； 至少部分基于所述比較，生成第一多個觸發(fā)事件，所述第一多個觸發(fā)事件與所述第一參考信號相關(guān)聯(lián)； 至少部分基于所述第一多個觸發(fā)事件和參考時脈，求出第一時間間隔；以及 至少部分基于所述第一時間間隔和所述載波周期，生成所述輸入信號的數(shù)字表示。
23.如權(quán)利要求22所述的時域切換模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述數(shù)字表示至少部分基于所述第一參考信號。
24.如權(quán)利要求22所述的時域切換模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中，所述邏輯部進(jìn)一步: 比較所述調(diào)變信號與第二參考信號； 至少部分基于所述調(diào)變信號與所述第二參考信號的所述比較，生成第二多個觸發(fā)事件，所述第二多個觸發(fā)事件與所述第二參考信號相關(guān)聯(lián)；以及 至少部分基于所述第二多個觸發(fā)事件和所述參考時脈，求出第二時間間隔； 其中，所述數(shù)字表示至少部分基于所述第二時間間隔、以及所述第一參考信號與所述第二參考信號之間的關(guān)系。
25.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)備，包含動態(tài)地可調(diào)整動態(tài)測量范圍。
26.如權(quán)利要求25所述的轉(zhuǎn)換器，其中，所述動態(tài)地可調(diào)整動態(tài)測量范圍，是使用載波信號的至少I個振幅進(jìn)行調(diào)整。
27.如權(quán)利要求26所述的轉(zhuǎn)換器，其中，所述調(diào)整是至少部分基于輸入信號的振幅進(jìn)行 選擇。
【文檔編號】H04B1/68GK104040903SQ201280051266
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月19日
【發(fā)明者】理查·華特斯, 布萊德·齊桑, 馬克·福瑞力克, 約翰·賈克斯, 里卡多·道爾, 大衛(wèi)·卡邦拿利, 杰克斯·P·萊維利 申請人:路梅戴尼科技公司