專利名稱：時(shí)間交織模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換電路，所述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路交織多個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器以提高總采樣速率、并且包括各濾波器以校正AD轉(zhuǎn)換器的采樣定時(shí)中的誤差。
背景技術(shù)：
<第一常規(guī)技術(shù)>已知通過交織多個(gè)AD轉(zhuǎn)換器而具有提高的總采樣速率的時(shí)間交織AD轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述多個(gè)AD轉(zhuǎn)換器在不同定時(shí)處采樣模擬信號。例如，在美國專利公開No. US 2004/032358(專利文獻(xiàn)1)中進(jìn)一步提出通過提供與各AD轉(zhuǎn)換器相對應(yīng)的校正濾波器來校正交織操作中的誤差。校正濾波器具有恢復(fù)應(yīng)該被采樣的值的功能、并且存儲與要被校正的定時(shí)誤差相對應(yīng)的系數(shù)。<第二常規(guī)技術(shù)>另外，例如，美國專利公開No. US 2003/058144(專利文獻(xiàn)2)提出以提供具有兩個(gè)輸入端子和輸出端子的有限脈沖響應(yīng)(FIR)型校正濾波器。HR濾波器從輸出端子中的一個(gè)在延遲之后輸出各AD轉(zhuǎn)換器中一個(gè)的輸出。HR濾波器進(jìn)一步從輸出端子中的另一個(gè)輸出通過處理輸入至兩個(gè)輸入端子的AD轉(zhuǎn)換器的輸出信號而生成的信號。最后，多路復(fù)用器交織或者交替地輸出^R濾波器的兩個(gè)輸出信號。

發(fā)明內(nèi)容
[要解決的問題]具有恢復(fù)應(yīng)該被采樣的值的功能的第一常規(guī)技術(shù)的校正濾波器可以如圖8中所示地構(gòu)造。這是所謂的分?jǐn)?shù)延遲濾波器，當(dāng)抽頭數(shù)NT (或乘法器的數(shù)目)為7時(shí)，其具有圖 1中所示的脈沖響應(yīng)。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)目為2時(shí)，在通過圖1中所示的特性的校正濾波器處理的各轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)的輸出、并且通過用于定時(shí)調(diào)整的延遲電路將各轉(zhuǎn)換器中的另一個(gè)的輸出延遲之后，交織AD轉(zhuǎn)換器的輸出。校正濾波器的濾波器特性被設(shè)定為這樣的特性，即，如果兩個(gè) AD轉(zhuǎn)換器的采樣定時(shí)中不存在誤差A(yù)t，則At = 0。當(dāng)存在誤差時(shí)，濾波器特性被設(shè)定為例如At = 0.5Ts'的特性。Ts'等于0.5Ts，并且Ts代表每個(gè)AD轉(zhuǎn)換器的采樣周期。在第一常規(guī)技術(shù)中，必須向多個(gè)AD轉(zhuǎn)換器提供帶有相繼不同相位的時(shí)鐘信號，以控制各轉(zhuǎn)換器對模擬信號采樣的定時(shí)。還必須向?qū)?yīng)于各AD轉(zhuǎn)換器的校正濾波器提供帶有相繼不同相位的時(shí)鐘信號。因此，由于必須向AD轉(zhuǎn)換器和校正濾波器均提供多相時(shí)鐘信號，所以配備有這些塊的半導(dǎo)體集成電路的定時(shí)設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。而且，如上所述，校正濾波器具有預(yù)先在存儲塊中存儲與要校正的各誤差值相對應(yīng)的各系數(shù)的構(gòu)造。然而，在實(shí)際的AD轉(zhuǎn)換電路中，由于時(shí)鐘提供路線中的緩沖器的延遲時(shí)間的變化使得誤差值對于每個(gè)產(chǎn)品而言是不同的，并且誤差值隨著例如電源電壓和溫度而變化。因此，為了存儲對應(yīng)于各種誤差值的大量系數(shù)，需要大(容量)的存儲器塊。替代地，能夠通過使用運(yùn)算電路來測量實(shí)際誤差值并生成與所測量的誤差值相對應(yīng)的系數(shù)。然而，在此情況下，必須在半導(dǎo)體集成電路中集成復(fù)雜的運(yùn)算電路。第二常規(guī)技術(shù)也存在問題，S卩，必須向校正濾波器提供多相時(shí)鐘信號且定時(shí)設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。另外的問題是，要求存儲與各種誤差值相對應(yīng)的大量系數(shù)或者提供運(yùn)算電路以生成這些系數(shù)。本發(fā)明旨在解決上述問題。本發(fā)明的示例性目的是提供能夠容易地進(jìn)行定時(shí)設(shè)計(jì)的時(shí)間交織AD轉(zhuǎn)換電路。本發(fā)明的另一示例性目的是提供具有校正濾波器的時(shí)間交織AD 轉(zhuǎn)換器，所述校正濾波器能夠校正采樣定時(shí)誤差的各種值而無需大(容量)存儲器塊或復(fù)雜運(yùn)算電路。[解決問題的手段]根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例，提供了時(shí)間交織模擬-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換電路，包括第一和第二 AD轉(zhuǎn)換器、FIFO (先進(jìn)先出電路)、校正濾波器和多路復(fù)用器。所述第一和第二 AD轉(zhuǎn)換器通過在彼此互不相同的第一和第二定時(shí)處將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成帶有第一頻率的第一和第二數(shù)字信號來生成第一和第二數(shù)字信號序列。所述FIFO接收所述第一和第二數(shù)字信號序列并且在與第一和第二同步數(shù)字信號序列相同的定時(shí)處輸出所述第一和第二數(shù)字信號序列。所述校正濾波器校正由所述第二定時(shí)與基準(zhǔn)定時(shí)的誤差而引起的所述第二數(shù)字信號序列中的誤差。所述校正濾波器包括第一和第二部分，為所述第一和第二部分提供具有第一頻率的公共時(shí)鐘信號、并且所述第一和第二部分與所述公共時(shí)鐘信號同步地操作。所述校正濾波器的所述第一和第二部分中的每一個(gè)均包括多個(gè)延遲元件，所述多個(gè)延遲元件中的每一個(gè)均具有與所述公共時(shí)鐘信號的循環(huán)周期相等的延遲時(shí)間。所述校正濾波器通過使所述第二同步數(shù)字信號序列經(jīng)過所述校正濾波器的所述第一部分并且將所述第一同步數(shù)字信號序列與經(jīng)過所述校正濾波器的所述第一部分后的所述第二同步數(shù)字信號序列相加來生成第一校正數(shù)字信號序列。所述校正濾波器進(jìn)一步通過使所述第二同步數(shù)字信號序列經(jīng)過所述校正濾波器的所述第二部分來生成第二校正數(shù)字信號序列。根據(jù)各種示例性實(shí)施例，時(shí)間交織AD轉(zhuǎn)換電路可以包括抽取濾波器。所述抽取濾波器可以包括第一部分和第二部分，為所述第一部分和所述第二部分提供所述公共時(shí)鐘信號、并且所述第一和第二部分與所述公共時(shí)鐘信號同步地操作。所述抽取濾波器的第一部分和第二部分中的每一個(gè)均包括第二延遲元件，所述第二延遲元件具有與所述公共時(shí)鐘信號的循環(huán)周期相等的第二延遲時(shí)間。所述抽取濾波器可以通過使所述第一校正數(shù)字信號序列經(jīng)過所述抽取濾波器的所述第一部分并使所述第二校正數(shù)字信號序列經(jīng)過所述抽取濾波器的所述第二部分、并且將經(jīng)過所述抽取濾波器的所述第一部分后的所述第一校正數(shù)字信號序列與經(jīng)過所述抽取濾波器的所述第二部分后的所述第二校正數(shù)字信號序列相加來生成輸出數(shù)字信號序列。根據(jù)各種示例性實(shí)施例，所述校正濾波器的第一和第二部分中的每一個(gè)均可以是法羅型濾波器。所述法羅型濾波器包括帶有固定系數(shù)的Nsub個(gè)(Nsiffi彡2)HR型子濾波器， 其每一個(gè)均接收所述第二同步數(shù)字信號序列且包括對應(yīng)的多個(gè)延遲元件。每一個(gè)法羅型濾波器均包括第一乘法器，其將子濾波器中的第一個(gè)子濾波器的輸出乘以第二定時(shí)中的誤差的歸一化值；第二至第(Nsub-I)個(gè)乘法器，其每一個(gè)均將對應(yīng)于一個(gè)子濾波器的輸出與前一個(gè)乘法器的輸出之和乘以誤差的歸一化值；以及輸出端子，其輸出第(Nsiffi-I)個(gè)乘法器的輸出與第Nsiffi個(gè)子濾波器的輸出之和作為法羅型濾波器的輸出。根據(jù)各種示例性實(shí)施例，時(shí)間交織AD轉(zhuǎn)換電路可以包括誤差測量電路，所述誤差測量電路測量第二定時(shí)中的誤差并且生成該誤差的歸一化值。根據(jù)各種示例性實(shí)施例，通過下列步驟來確定校正濾波器的第一和第二部分的 FIR型子濾波器的各固定系數(shù)(1)假設(shè)對于第二定時(shí)中的誤差的歸一化值中的第一至第Ner (Ner彡2)個(gè)歸一化值中的每一個(gè)而言，下列各項(xiàng)彼此一致的情況下，計(jì)算假想法羅型濾波器的每個(gè)子濾波器的系數(shù)，所述各項(xiàng)包括(a)適合于校正誤差的歸一化值的Ner個(gè)Nt抽頭(Nt彡2) FIR型濾波器中的每一個(gè)的脈沖響應(yīng)；(b)假想法羅型濾波器的脈沖響應(yīng)，該假想法羅型濾波器包括=Nsiffi個(gè)Nt抽頭HR 型子濾波器；第一乘法器，其將子濾波器中的第一個(gè)子濾波器的輸出乘以誤差的歸一化值； 第二至第(Nsiffi-I)個(gè)乘法器，每一個(gè)均將前一個(gè)乘法器的輸出與對應(yīng)于一個(gè)子濾波器的輸出之和乘以誤差的歸一化值；以及輸出端子，其輸出第(Nsiffi-I)個(gè)乘法器的輸出與第Nsub個(gè)子濾波器的輸出之和作為法羅型濾波器的輸出；以及(2)將所述假想法羅型濾波器中的所述各子濾波器中的每一個(gè)子濾波器的經(jīng)計(jì)算的系數(shù)中的偶數(shù)編號的經(jīng)計(jì)算的系數(shù)和奇數(shù)編號的經(jīng)計(jì)算的系數(shù)分開，分別作為所述各校正濾波器的所述第一和第二部分中的所述各子濾波器中的每一個(gè)的所述各固定系數(shù)。[本發(fā)明的效果]本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例采用通過使用FIFO(先進(jìn)先出電路)和多相校正濾波器的數(shù)字信號序列同步方式。因此，校正濾波器可以利用帶有與AD轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘信號的頻率相等頻率的單相時(shí)鐘信號來操作。結(jié)果，AD轉(zhuǎn)換器的定時(shí)設(shè)計(jì)變得容易。當(dāng)除校正濾波器以外還使用抽取濾波器時(shí)，抽取濾波器也可以以與校正濾波器的時(shí)鐘信號共用的公共時(shí)鐘信號來操作。結(jié)果，AD轉(zhuǎn)換器的定時(shí)設(shè)計(jì)變得更容易。此外，校正濾波器可以利用法羅型濾波器來構(gòu)造，該法羅型濾波器中的每一個(gè)均包括帶有固定參數(shù)的多個(gè)子濾波器。由此，能夠根據(jù)定時(shí)誤差量作出校正，而無需存儲濾波器參數(shù)的大(容量) 存儲器或者復(fù)雜的參數(shù)生成電路。


圖1示出專利文獻(xiàn)1和2中使用的校正濾波器的示例性脈沖響應(yīng)。圖2示出輸入模擬信號的示例性頻率譜。圖3示出由具有定時(shí)誤差的時(shí)間交織AD轉(zhuǎn)換器生成的帶有混疊(aliasing)的數(shù)字信號的示例性頻率譜。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性AD轉(zhuǎn)換電路中使用的校正濾波器的示例性脈沖響應(yīng)。圖5示出通過由具有圖1中所示特性的校正濾波器處理圖3中所示的數(shù)字信號所生成的數(shù)字信號的示例性頻率譜。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性AD轉(zhuǎn)換電路的構(gòu)造的框圖。
圖7是示出圖6中所示的校正濾波器的每個(gè)部分的示例性構(gòu)造的框圖。圖8是示出圖7中所示的示例性子濾波器的組成的框圖。圖9是表達(dá)式(3)的示意性表達(dá)。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性AD轉(zhuǎn)換電路的構(gòu)造的框圖。圖11示出圖10中所示的抽取濾波器的示例性脈沖響應(yīng)。圖12是示出圖10中所示的抽取濾波器的示例性構(gòu)造的框圖。[附圖標(biāo)記]11、12模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器21、22FIFO30校正濾波器31延遲元件32、33校正濾波器的各部分34、304、3022 加法器40多路復(fù)用器50抽取濾波器塊51、52抽取濾波器60定時(shí)誤差測量電路301固定系數(shù)生成器302子濾波器(FIR濾波器)303、3021乘法器3024延遲元件(觸發(fā)器)
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，設(shè)置在AD轉(zhuǎn)換器和校正濾波器之間的各FIFO 執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘和布置在FIFO后面的數(shù)字塊的時(shí)鐘之間的時(shí)鐘變換。S卩，F(xiàn)IFO將以 互不相同的相位生成的ー對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)同步化。另外，校正濾波器具有多相結(jié)構(gòu)。結(jié)果，數(shù)字 塊的定時(shí)設(shè)計(jì)變得容易。而且，校正濾波器利用圖4中示出的表達(dá)式⑴的脈沖響應(yīng)。結(jié)果，即使輸入模擬 信號具有高達(dá)AD轉(zhuǎn)換器的采樣頻率fs的帶寬，濾波器也能夠執(zhí)行校正。即，輸入模擬信號 可以具有高達(dá)2fs的二分之一的帶寬，這是通過交織兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換器而實(shí)現(xiàn)的采樣周期Ts/2 的倒數(shù)值。
權(quán)利要求
1.時(shí)間交織模擬-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換電路，包括第一和第二 AD轉(zhuǎn)換器，所述第一和第二 AD轉(zhuǎn)換器通過在彼此互不相同的第一和第二定時(shí)處將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成帶有第一頻率的第一和第二數(shù)字信號來生成第一和第二數(shù)字信號序列；FIFO,所述FIFO接收所述第一和第二數(shù)字信號序列、并且在與第一和第二同步數(shù)字信號序列相同的定時(shí)處輸出所述第一和第二數(shù)字信號序列；和校正濾波器，所述校正濾波器校正由所述第二定時(shí)與基準(zhǔn)定時(shí)的誤差引起的所述第二數(shù)字信號序列中的各誤差，所述校正濾波器包括第一和第二部分，為所述第一和第二部分提供具有所述第一頻率的公共時(shí)鐘信號、并且所述第一和第二部分與所述公共時(shí)鐘信號同步地操作，所述校正濾波器的所述第一和第二部分中的每一個(gè)均包括多個(gè)延遲元件，所述多個(gè)延遲元件中的每一個(gè)均具有與所述公共時(shí)鐘信號的循環(huán)周期相等的延遲時(shí)間； 其中，所述校正濾波器生成第一校正數(shù)字信號序列，其中所述校正濾波器通過使所述第二同步數(shù)字信號序列經(jīng)過所述校正濾波器的所述第一部分、并且將所述第一同步數(shù)字信號序列與經(jīng)過所述校正濾波器的所述第一部分后的所述第二同步數(shù)字信號序列相加來生成所述第一校正數(shù)字信號序列；以及第二校正數(shù)字信號序列，其中所述校正濾波器通過使所述第二同步數(shù)字信號序列經(jīng)過所述校正濾波器的所述第二部分來生成所述第二校正數(shù)字信號序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間交織AD轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)一步包括抽取濾波器，所述抽取濾波器包括第一部分和第二部分，為所述第一部分和所述第二部分提供所述公共時(shí)鐘信號、并且所述第一部分和所述第二部分與所述公共時(shí)鐘信號同步地操作，所述抽取濾波器的所述第一部分和所述第二部分中的每一個(gè)均包括第二延遲元件，所述第二延遲元件具有與所述公共時(shí)鐘信號的循環(huán)周期相等的第二延遲時(shí)間， 其中，所述抽取濾波器通過下列處理生成輸出數(shù)字信號序列 使所述第一校正數(shù)字信號序列經(jīng)過所述抽取濾波器的所述第一部分，并且使所述第二校正數(shù)字信號序列經(jīng)過所述抽取濾波器的所述第二部分；以及將經(jīng)過所述抽取濾波器的所述第一部分后的所述第一校正數(shù)字信號序列與經(jīng)過所述抽取濾波器的所述第二部分后的所述第二校正數(shù)字信號序列相加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的時(shí)間交織AD轉(zhuǎn)換電路，其中所述校正濾波器的所述第一和第二部分中的每一個(gè)均為法羅型濾波器，其包括 帶有固定系數(shù)的Nsub(Nsub ^ 2)個(gè)有限脈沖響應(yīng)(FIR)型子濾波器，所述子濾波器中的每一個(gè)均接收所述第二同步數(shù)字信號序列且包括對應(yīng)的多個(gè)所述延遲元件；第一乘法器，所述第一乘法器將所述子濾波器中的第一個(gè)子濾波的輸出乘以所述第二定時(shí)中的誤差的歸一化值；第二至第(Nsub-I)個(gè)乘法器，所述第二至第(Nsub-I)個(gè)乘法器中的每一個(gè)均將所述子濾波器中的對應(yīng)的一個(gè)子濾波器的輸出與所述各乘法器中的前一個(gè)乘法器的輸出之和乘以所述誤差的歸一化值；以及輸出端子，所述輸出端子輸出所述第(Nsiffi-I)個(gè)乘法器的輸出與第Nsub個(gè)所述子濾波器的輸出之和，作為所述法羅型濾波器的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)間交織AD轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)一步包括誤差測量電路，所述誤差測量電路測量所述第二定時(shí)中的誤差、并且生成所述誤差的所述歸一化值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的時(shí)間交織AD轉(zhuǎn)換電路，其中，通過下列步驟來確定所述校正濾波器的所述第一和第二部分的所述各FIR型子濾波器的所述各固定系數(shù)(1)在假設(shè)對于所述第二定時(shí)中的誤差的所述歸一化值中的第一至第Ner(Ner >2)個(gè)值中的每一個(gè)而言，下列各項(xiàng)彼此一致的情況下，計(jì)算假想法羅型濾波器的所述各子濾波器中的每一個(gè)的系數(shù)，所述各項(xiàng)包括(a)適于校正所述誤差的歸一化值的Ner個(gè)Nt抽頭(NT^ 2) FIR型濾波器中的每一個(gè)的脈沖響應(yīng)；(b)假想法羅型濾波器的脈沖響應(yīng)，所述假想法羅型濾波器包括Nsiffi個(gè)Nt抽頭HR型子濾波器；第一乘法器，所述第一乘法器將所述各子濾波器中的第一個(gè)子濾波器的輸出乘以所述誤差的歸一化值；第二至第(Nsub-I)個(gè)乘法器，所述第二至第(Nsub-I)個(gè)乘法器中的每一個(gè)均將所述乘法器中前一個(gè)乘法器的輸出與所述各子濾波器中的對應(yīng)的一個(gè)子濾波器的輸出之和乘以所述誤差的歸一化值；以及輸出端子，所述輸出端子輸出所述第(Nsiffi-I)個(gè)乘法器的輸出與所述各子濾波器中的第Nsiffi個(gè)子濾波器的輸出之和，作為所述法羅型濾波器的輸出；以及(2)將所述假想法羅型濾波器中的所述各子濾波器中的每一個(gè)子濾波器的經(jīng)計(jì)算的系數(shù)中的偶數(shù)編號的經(jīng)計(jì)算的系數(shù)和奇數(shù)編號的經(jīng)計(jì)算的系數(shù)分開，分別作為所述各校正濾波器的所述第一和第二部分中的所述各子濾波器中的每一個(gè)的所述各固定系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種時(shí)間交織模擬-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換電路，包括第一和第二模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其通過在彼此互不相同的第一和第二定時(shí)處將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成帶有第一頻率的第一和第二數(shù)字信號來生成第一和第二數(shù)字信號序列。所述AD轉(zhuǎn)換電路還包括FIFO，其接收第一和第二數(shù)字信號序列；以及校正濾波器，其包括提供有公共時(shí)鐘信號的第一和第二部分。校正濾波器通過將第一同步數(shù)字信號序列與經(jīng)過校正濾波器的第一部分的第二同步數(shù)字信號序列相加來生成第一校正數(shù)字信號序列，并且通過使第二同步數(shù)字信號序列經(jīng)過校正濾波器的第二部分來生成第二校正數(shù)字信號序列。
文檔編號H03M1/12GK102270987SQ20111007994
公開日2011年12月7日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者西一斗 申請人:川崎微電子股份有限公司