隨機(jī)編碼非模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于對(duì)隨機(jī)信號(hào)編碼模擬信號(hào)的方法和系統(tǒng)，編碼的信號(hào)然后由 模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器然后從已編碼的信號(hào)解碼對(duì)應(yīng) 于該模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0002] 各種類型的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器存在W執(zhí)行模擬信號(hào)到數(shù)字形式的高保真度轉(zhuǎn)換。 通常，該樣的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器接收連續(xù)模擬信號(hào)作為輸入，然后提供對(duì)應(yīng)于連續(xù)模擬信 號(hào)的某些測(cè)量方面的數(shù)字信號(hào)作為輸出。雖然連續(xù)信號(hào)的測(cè)量方面通常是振幅，測(cè)量的方 面可表示信號(hào)的其它特征。在一些情況下，連續(xù)模擬信號(hào)是電壓信號(hào)，并且在其它情況下， 該連續(xù)模擬信號(hào)是電流信號(hào)。所產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)是通過(guò)離散時(shí)間和離散振幅定義。
[0003] 各種類型的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器存在，每個(gè)具有不同的電路設(shè)計(jì)。有些模擬至數(shù)字 轉(zhuǎn)換器，包括逐次逼近、集成商（包括A-2轉(zhuǎn)換器）、閃存和子分頻器。每種類型的模擬到 數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有如下特性：可向至少基于其線性度、分辨率、帶寬、成本和信號(hào)之一的信噪 比的用戶及其應(yīng)用是有益的。
[0004] 模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一個(gè)普遍問(wèn)題在于轉(zhuǎn)換過(guò)程引入噪聲。噪聲可大大干擾輸出 信號(hào)，并可能導(dǎo)致嚴(yán)重的信號(hào)退化或信號(hào)損失。信號(hào)噪聲比（SNR)表示數(shù)字輸出相對(duì)于模 數(shù)轉(zhuǎn)換處理引入的噪聲量的準(zhǔn)確度；所W需要具有低噪聲的模數(shù)轉(zhuǎn)換器客戶選擇具有高信 噪比（SNR)的信號(hào)轉(zhuǎn)換器。在一些轉(zhuǎn)換器中，該噪聲可W從信號(hào)過(guò)濾掉，但后一過(guò)濾過(guò)程需 要額外的時(shí)間，當(dāng)需要快速轉(zhuǎn)換速度時(shí)該是不經(jīng)常期望的。提出的發(fā)明提供了一種解決方 案，W通過(guò)在常規(guī)處理之前對(duì)隨機(jī)信號(hào)編碼所需模擬信號(hào)而應(yīng)對(duì)過(guò)大噪聲，而不使用額外 過(guò)濾。而且，本發(fā)明基于獲取的采樣數(shù)量提供信號(hào)的高保真轉(zhuǎn)換。提出的發(fā)明作為替代DC 或低帶寬模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是特別有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在本發(fā)明中描述一種方法和系統(tǒng)，W通過(guò)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器對(duì)隨機(jī)信號(hào)實(shí)施編碼 模擬信號(hào)，然后，從該編碼信號(hào)解碼對(duì)應(yīng)于所述模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，包括模 擬信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)的至少兩個(gè)信號(hào)被饋送到能夠執(zhí)行兩個(gè)信號(hào)的乘法的電路。上述隨機(jī)信 號(hào)源（其也是本發(fā)明的一部分）生成被饋送到乘法電路的隨機(jī)信號(hào)。該兩個(gè)信號(hào)的乘積隨 后被引導(dǎo)到模擬到數(shù)字處理和解碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)將返回對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)解碼的數(shù)字信號(hào)作 為輸出。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1示出具有本發(fā)明的當(dāng)前編碼和解碼方面的組件的系統(tǒng)100。
[0007] 圖2A示出了高斯正態(tài)分布曲線和該曲線的特征。
[0008] 圖2B顯示了典型的高斯正態(tài)分布曲線的進(jìn)一步特征。
[0009] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行編碼和解碼的方法300的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，本文所討論的隨機(jī)信號(hào)可W由白標(biāo)準(zhǔn)化噪聲列舉，該意味著擬 合高斯正態(tài)曲線的噪聲信號(hào)。高斯正態(tài)曲線通常由下式表示：
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電子電路，用于隨機(jī)編碼模擬輸入信號(hào)以產(chǎn)生解碼的數(shù)字輸出信號(hào)，其中： 模擬乘法電路，模擬乘法電路用于接收模擬輸入信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)，并相乘所述模擬輸 入信號(hào)和所述隨機(jī)信號(hào)以生成模擬乘積信號(hào)； 至少一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將模擬乘積信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)；和 控制電路，用于進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，以對(duì)所述數(shù)字輸出信號(hào)進(jìn)行解碼。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述隨機(jī)信號(hào)由隨機(jī)信號(hào)源產(chǎn)生。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，進(jìn)一步包括控制電路，用于將數(shù)字輸出信號(hào)映射 到量化數(shù)字輸出信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中，所述隨機(jī)信號(hào)是成形為高斯正態(tài)曲線的噪 聲信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述模擬乘法電路是可變?cè)鲆娣糯笃鳌?br>6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述至少一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括：采樣 模擬乘積信號(hào)并保持其值的采樣和保持電路，和量化模擬乘積信號(hào)以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(hào)的 量化器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述控制電路通過(guò)實(shí)施根和平方操作執(zhí)行算 術(shù)運(yùn)算，包括：平方函數(shù)、加法函數(shù)和平方根函數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述控制電路通過(guò)實(shí)施根均方運(yùn)算執(zhí)行算術(shù) 裝置，包括：平方函數(shù)、求和函數(shù)、平方根函數(shù)和乘法函數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所述模擬輸入信號(hào)是電壓信號(hào)和電流信號(hào)的 至少一個(gè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子電路，其中，所述控制電路通過(guò)應(yīng)用乘法函數(shù)進(jìn)行進(jìn)一 步的算術(shù)運(yùn)算，其中倍頻因子的除數(shù)是取出的樣品數(shù)量的平方根。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子電路，其中隨機(jī)信號(hào)源包括至少一個(gè)噪聲二極管。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子電路，其中，所述隨機(jī)信號(hào)源是數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器的輸 出，其中數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器的輸入是偽隨機(jī)噪聲數(shù)字信號(hào)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中，所述模擬乘法電路在電流域或電壓域的至 少一個(gè)中相乘模擬輸入信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中，用于將模擬乘積信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信 號(hào)的所述至少一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括采樣和保持電路，其采樣模擬乘積信號(hào)并保持其 值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中，用于將模擬乘積信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信 號(hào)的所述至少一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括量化器，其量化模擬乘積信號(hào)以產(chǎn)生數(shù)字輸出信 號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子電路，其中所述控制電路的映射包括抽取器、編程語(yǔ)言 和一系列查找表的至少一個(gè)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子電路，其中所述控制電路執(zhí)行映射端點(diǎn)調(diào)整。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子電路，其中，控制電路映射再線性所述數(shù)字輸出信號(hào) 的整體非線性（INL)誤差。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中，所述至少一個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器平行于所 述至少一個(gè)附加的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將模擬乘積信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中，所述至少一個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器級(jí)聯(lián)至少 一個(gè)其他的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將模擬乘積信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)。
21. -種模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它執(zhí)行模擬輸入信號(hào)的隨機(jī)編碼并解碼數(shù)字輸出信號(hào)，其 中： 輸入緩沖器，以接收模擬輸入信號(hào)； 隨機(jī)信號(hào)源，其中，所述隨機(jī)信號(hào)源從模擬輸入信號(hào)獨(dú)立地產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)； 連接到所述輸入緩沖器和隨機(jī)信號(hào)源的模擬乘法電路，用于相乘所述模擬輸入信號(hào)和 所述隨機(jī)信號(hào)，以生成模擬乘積信號(hào)； 采樣和保持電路，采樣所述模擬乘積信號(hào)并保持其值； 量化器，其量化所述模擬乘積信號(hào)，以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(hào)；和 控制電路，用于執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，對(duì)所述數(shù)字輸出信號(hào)進(jìn)行解碼。
22. -種用于在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換中隨機(jī)編碼的方法，包括以下步驟： 接收模擬輸入信號(hào)； 獨(dú)立于模擬輸入信號(hào)，產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)； 相乘所述隨機(jī)信號(hào)和模擬信號(hào)，由此產(chǎn)生模擬乘積信號(hào)； 使用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器將所述模擬乘積信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)； 通過(guò)算數(shù)運(yùn)算解碼所述數(shù)字輸出信號(hào)，用于產(chǎn)生解碼的數(shù)字輸出信號(hào)；和 映射所述解碼的數(shù)字輸出信號(hào)，以提供所述模擬輸入信號(hào)的功率測(cè)量。
23. -種用于隨機(jī)編碼模擬輸入信號(hào)以產(chǎn)生解碼的數(shù)字輸出信號(hào)的電子電路，包括： 輸入緩沖器，以接收模擬輸入信號(hào)； 隨機(jī)信號(hào)源，其中，所述隨機(jī)信號(hào)源從模擬輸入信號(hào)獨(dú)立地產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)； 連接到所述輸入緩沖器和隨機(jī)信號(hào)源的模擬乘法電路，用于相乘所述模擬輸入信號(hào)和 所述隨機(jī)信號(hào)，以生成模擬乘積信號(hào)； 至少一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將模擬乘積信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)；和 控制電路，用于執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，以對(duì)所述數(shù)字輸出信號(hào)進(jìn)行解碼。
24. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子電路，其進(jìn)一步包含控制電路，用于執(zhí)行其他的數(shù)字處 理，以解決除法功能，其中除數(shù)是采取的樣本數(shù)的平方根，n。
25. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子電路，其中，所述采樣和保持電路和量化器被替換為嵌 入的電子電路，用于隨機(jī)編碼所述模擬輸入信號(hào)以產(chǎn)生解碼的數(shù)字輸出信號(hào)，包括： 嵌入式模擬乘法電路，所述嵌入模擬乘法電路用于接收模擬輸入信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)并相 乘所述模擬輸入信號(hào)和所述隨機(jī)信號(hào)，以生成嵌入的模擬乘積信號(hào)； 至少一個(gè)嵌入式模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將所述嵌入模擬乘積信號(hào)轉(zhuǎn)換成嵌入數(shù)字輸 出信號(hào)；和 嵌入式控制電路，執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，用于對(duì)所述嵌入數(shù)字輸出信號(hào)進(jìn)行解碼。
26. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子電路，其中所述控制電路映射校準(zhǔn)增益誤差。
27. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子電路，其中所述控制電路映射校準(zhǔn)偏移誤差。
【專利摘要】本發(fā)明涉及隨機(jī)編碼非模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。一種用于對(duì)隨機(jī)信號(hào)編碼模擬信號(hào)的方法和系統(tǒng)，編碼的信號(hào)然后由模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器隨后從已編碼的信號(hào)解碼對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。上述隨機(jī)信號(hào)可成形為高斯正態(tài)曲線的噪聲信號(hào)。編碼處理由乘法電路執(zhí)行，其相乘模擬信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)，產(chǎn)生模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換的乘積信號(hào)。在模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換期間，所述乘積信號(hào)被進(jìn)行解碼。使用算術(shù)運(yùn)算(其可是和平方根函數(shù)或根均方函數(shù))進(jìn)行解碼。然后解碼后的信號(hào)被映射以解決偏移誤差、增益誤差和端點(diǎn)調(diào)整。其結(jié)果是對(duì)應(yīng)于該模擬信號(hào)的解碼數(shù)字信號(hào)。
【IPC分類】H03M1-12
【公開(kāi)號(hào)】CN104702283
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410719994
【發(fā)明人】T·M·麥克勒奧德
【申請(qǐng)人】美國(guó)亞德諾半導(dǎo)體公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月2日
【公告號(hào)】DE102014117457A1, US9077363, US20150155878