低失真前饋δ-σ調(diào)制器的制造方法
【專利說(shuō)明】低失真前饋Δ-Σ調(diào)制器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)與Mathe名下的于2008年4月18日提交的共同待決專利申請(qǐng)N0.12/105, 545有關(guān)，其公開(kāi)內(nèi)容全部通過(guò)援引明確納入于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開(kāi)一般涉及Δ-Σ調(diào)制器。更具體而言，本公開(kāi)涉及減小Δ-Σ調(diào)制器的復(fù)雜度。
[0004]背景
[0005]一些電子設(shè)備包括實(shí)現(xiàn)積分和信號(hào)加總兩種功能的開(kāi)關(guān)電容電路。具體而言，Σ-Δ調(diào)制器或轉(zhuǎn)換器可使用開(kāi)關(guān)電容積分器繼之以開(kāi)關(guān)電容器加法器。例如，Σ-Δ調(diào)制器可用于將中頻(IF)信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶頻率信號(hào)，以滿足數(shù)字信號(hào)處理的動(dòng)態(tài)范圍要求，并且為接收器電路提供改進(jìn)的自適應(yīng)性和可編程性。在這些和其他應(yīng)用中，Σ-Λ調(diào)制器的優(yōu)點(diǎn)包括高動(dòng)態(tài)范圍，這通常有助于將小的期望信號(hào)與阻斷信號(hào)和干擾區(qū)分開(kāi)來(lái)。Σ-Δ調(diào)制器對(duì)帶外量化噪聲整形，并且允許將抽取濾波與選擇性數(shù)字濾波和IF混頻相組合來(lái)衰減量化噪聲和相鄰阻斷信號(hào)兩者。
[0006]此外，在Σ-Λ調(diào)制器架構(gòu)中選擇不同采樣率的能力允許將單個(gè)設(shè)備適配于不同的規(guī)范，例如由多個(gè)RF標(biāo)準(zhǔn)所施加的規(guī)范。而且，使用較高的采樣率和復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理允許Σ-Λ轉(zhuǎn)換器呈現(xiàn)出對(duì)干擾模擬信號(hào)的相對(duì)低的敏感度。
[0007]在設(shè)計(jì)電子裝備尤其是電池操作的便攜式電子裝備(諸如移動(dòng)無(wú)線設(shè)備)時(shí)，大小、重量、功耗、速度和生產(chǎn)成本顯得很突出。因此，本領(lǐng)域需要減少電子裝備(包括Σ-Λ調(diào)制器以及包括積分器和加法器的其他設(shè)備)的功耗。本領(lǐng)域還需要減小電子裝備(包括Σ-Δ調(diào)制器以及包括積分器和加法器的其他設(shè)備)的大小和重量。本領(lǐng)域進(jìn)一步需要降低電子裝備(包括Σ-Λ調(diào)制器以及包括積分器和加法器的其他設(shè)備)的制造成本。本領(lǐng)域還需要提高電子裝備(包括Σ-Λ調(diào)制器以及包括積分器和加法器的其他設(shè)備)的工作速度。
[0008]概述
[0009]根據(jù)本公開(kāi)的一方面，給出了一種低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器。該低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器包括能用于接收反饋信號(hào)和輸入信號(hào)的第一加法器。該低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器還包括能用于接收來(lái)自第一加法器的輸出的第一積分器，以及能用于接收來(lái)自第一積分器的輸出的第二積分器。該低失真前饋Δ-Σ調(diào)制器又進(jìn)一步包括能用于接收來(lái)自第二積分器的第二經(jīng)積分路徑、來(lái)自第一積分器的第一積分路徑以及來(lái)自該輸入信號(hào)的第一加總路徑的第二加法器。該低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器還具有能用于接收來(lái)自第二加法器的輸出的最后一個(gè)積分器。該低失真前饋Δ-Σ調(diào)制器可進(jìn)一步包括能用于將輸出反饋到第一加法器并且還用于從該低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器輸出的量化器。
[0010]根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，給出了一種用于在低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器中處理信號(hào)的方法。該方法包括在第一加法器處接收反饋信號(hào)和輸入信號(hào)。該方法還包括在第一積分器處接收來(lái)自第一加法器的輸出。該方法進(jìn)一步包括在第二積分器處接收來(lái)自第一積分器的輸出。該方法又進(jìn)一步包括在第二加法器處接收來(lái)自第二積分器的第二經(jīng)積分路徑、來(lái)自第一積分器的第一積分路徑以及來(lái)自該輸入信號(hào)的第一加總路徑。該方法又進(jìn)一步包括在最后一個(gè)積分器處接收來(lái)自第二加法器的輸出。該方法還包括經(jīng)由量化器將輸出反饋到第一加法器并且從該低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器輸出。
[0011]根據(jù)本公開(kāi)的又一方面，給出了一種低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器。該低失真前饋Δ-Σ調(diào)制器包括用于將反饋信號(hào)和輸入信號(hào)相加的第一加法裝置。該低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器還包括用于對(duì)來(lái)自第一加法裝置的輸出進(jìn)行積分的第一積分裝置。該低失真前饋Δ-Σ調(diào)制器進(jìn)一步包括用于對(duì)來(lái)自第一積分裝置的輸出進(jìn)行積分的第二積分裝置。該低失真前饋Δ-Σ調(diào)制器又進(jìn)一步包括用于將來(lái)自第二積分裝置的第二經(jīng)積分路徑、來(lái)自第一積分裝置的第一積分路徑以及來(lái)自該輸入信號(hào)的第一加總路徑相加的第二加法裝置。該低失真前饋Δ-Σ調(diào)制器又進(jìn)一步包括用于對(duì)來(lái)自第二加法裝置的輸出進(jìn)行積分的最后一個(gè)積分裝置。該低失真前饋Δ-Σ調(diào)制器還包括用于將輸出反饋到第一加法裝置并且用于從該低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器輸出的裝置。
[0012]這已較寬泛地勾勒出本公開(kāi)的特征和技術(shù)優(yōu)勢(shì)以力圖使下面的詳細(xì)描述可以被更好地理解。本公開(kāi)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在此后描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該領(lǐng)會(huì)，本公開(kāi)可容易地被用作改動(dòng)或設(shè)計(jì)用于實(shí)施與本公開(kāi)相同的目的的其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這樣的等效構(gòu)造并不脫離所附權(quán)利要求中所闡述的本公開(kāi)的教導(dǎo)。被認(rèn)為是本公開(kāi)的特性的新穎特征在其組織和操作方法兩方面連同進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)在結(jié)合附圖來(lái)考慮以下描述時(shí)將被更好地理解。然而要清楚理解的是，提供每一幅附圖均僅用于解說(shuō)和描述目的，且無(wú)意作為對(duì)本公開(kāi)的限定的定義。
[0013]附圖簡(jiǎn)述
[0014]本公開(kāi)的特征、本質(zhì)、和優(yōu)點(diǎn)將因以下結(jié)合附圖闡述的具體描述而變得更加明顯。
[0015]圖1-2示出現(xiàn)有技術(shù)前饋Δ-Σ調(diào)制器。
[0016]圖3A-3B示出根據(jù)本公開(kāi)某些方面的前饋Δ-Σ調(diào)制器。
[0017]圖4A示出根據(jù)本公開(kāi)某些方面的前饋Λ-Σ調(diào)制器。
[0018]圖4B示出根據(jù)本公開(kāi)一方面的前饋Δ-Σ調(diào)制器。
[0019]圖5示出根據(jù)本公開(kāi)一方面的實(shí)現(xiàn)前饋Λ-Σ調(diào)制器的方法的框圖。
[0020]圖6示出根據(jù)本公開(kāi)另一方面的用于在低失真前饋Λ-Σ調(diào)制器中處理信號(hào)的方法的框圖。
[0021]圖7示出其中可有利地采用本公開(kāi)實(shí)施例的示例性無(wú)線通信系統(tǒng)。
[0022]圖8是示出根據(jù)本公開(kāi)一個(gè)方面的用于半導(dǎo)體組件的電路、布局以及邏輯設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作站的框圖。
[0023]詳細(xì)描述
[0024]以下結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為各種配置的描述，而無(wú)意表示可實(shí)踐本文中所描述的概念的僅有的配置。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)各種概念的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐這些概念。在一些實(shí)例中，以框圖形式示出眾所周知的結(jié)構(gòu)和組件以避免煙沒(méi)此類概念。
[0025]根據(jù)本公開(kāi)的一些方面，改變?chǔ)?Σ調(diào)制器的前饋增益以通過(guò)減小加法器的輸入負(fù)載和積分器的輸出負(fù)載來(lái)降低前饋Δ-Σ調(diào)制器的復(fù)雜度。即，所提出的解決方案將N階前饋Λ-Σ調(diào)制器的復(fù)雜度降低到N-1階Λ-Σ調(diào)制器的復(fù)雜度，且在使用較簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的同時(shí)不使性能降級(jí)。
[0026]前饋低失真架構(gòu)由于其簡(jiǎn)單性而廣泛用在Λ-Σ調(diào)制器中。這些前饋低失真架構(gòu)可在帶有專用放大器的量化器的輸入處使用加法器。
[0027]圖1示出了使用前饋低失真架構(gòu)的常規(guī)Λ-Σ調(diào)制器100。如圖1中所示，常規(guī)Δ-Σ調(diào)制器100包括第一加法器102、第一積分器104、第二積分器106、第三積分器108、第二加法器110、量化器112、第一定標(biāo)前饋路徑114、以及第二定標(biāo)前饋路徑116。每個(gè)積分器被配置成對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行積分。應(yīng)當(dāng)注意，z—1是延遲。
[0028]在操作中，常規(guī)Δ-Σ調(diào)制器100通過(guò)將X1、X2、X3和X4信號(hào)相加來(lái)生成輸出Y。應(yīng)當(dāng)注意，在第一定標(biāo)前饋路徑114和第二定標(biāo)前饋路徑116中所示的數(shù)字“3”是指增益。即，如圖1所示，第一定標(biāo)前饋路徑114和第二定標(biāo)前饋路徑116將信號(hào)增大到3倍。
[0029]為了減小功耗和面積，一些系統(tǒng)已經(jīng)將常規(guī)Λ-Σ調(diào)制器100的第二加法器110和第三積分器108合并。第二加法器110和第三積分器108的合并減少了放大器的數(shù)量。第二加法器110和第三積分器108的合并在Mathe名下的于2008年4月18日提交的共同待決專利申請(qǐng)N0.12/105, 545中作了討論，其公開(kāi)內(nèi)容全部通過(guò)援引明確納入于此。
[0030]圖2示出了使用前饋低失真架構(gòu)的常規(guī)合并式Λ-Σ調(diào)制器200，其包括經(jīng)合并的加法器和積分器。如圖2中所示，常規(guī)合并式Λ-Σ調(diào)制器200包括第一加法器202、第一積分器204、第二積分器206、第三積分器208、第二加法器210、量化器220、第一定標(biāo)前饋路徑212、第二定標(biāo)前饋路徑214、第三定標(biāo)前饋路徑216以及第四定標(biāo)前饋路徑218。
[0031]與圖1的常規(guī)Λ-Σ調(diào)制器100相比，圖2的常規(guī)合并式Δ-Σ調(diào)制器200具有更少數(shù)量的放大器，從而導(dǎo)致功率和面積減小。
[0032]常規(guī)前饋低失真架構(gòu)(例如，常規(guī)合并式Δ-Σ調(diào)制器和常規(guī)Δ-Σ調(diào)制器)的一個(gè)缺點(diǎn)是:加法器的輸入負(fù)載和積分器的輸出負(fù)載隨著環(huán)路濾波器的階數(shù)呈指數(shù)增加。例如，如果每條通道的權(quán)重為1，則在三階前饋低失真架構(gòu)(參見(jiàn)圖2)中，這些通道的權(quán)重等于8。在四階前饋低失真架構(gòu)(參見(jiàn)圖4A)中，這些通道的權(quán)重為16?！巴ǖ馈笔侵感盘?hào)從積分器到加法器的傳送。通道的加權(quán)總和的增加導(dǎo)致反饋因子的降級(jí)。
[0033]最后一個(gè)積分器的反饋因子與連接到第二加法器輸入的積分器前饋路徑以及輸入信號(hào)的加權(quán)總和成反比。例如，如果X1、X2、X3和X4的加權(quán)總和減小一半，則反饋因子增加到大約2倍。更高的反饋因子導(dǎo)致最后一個(gè)積分器有更低的功耗，并且還提供更大的準(zhǔn)確性。從而，期望降低前饋Λ-Σ調(diào)制器的復(fù)雜度以減小加法器的輸入負(fù)載和積分器的輸出負(fù)載。
[0034]根