具有跨導(dǎo)器網(wǎng)絡(luò)用于動態(tài)調(diào)整環(huán)路濾波器系數(shù)的△-σ調(diào)制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開一般涉及Λ -Σ調(diào)制器，并且更具體地涉及用于動態(tài)調(diào)諧環(huán)路濾波器系數(shù) 的Δ-Σ調(diào)制器。
【背景技術(shù)】
[0002] Δ-Σ (Δ Σ)調(diào)制器是可以實現(xiàn)高清晰數(shù)字信號的反饋系統(tǒng)。Δ-Σ調(diào)制器已經(jīng) 在各種電子電路中實現(xiàn)，包括但不限于：模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)、頻率合成器 和其它電子電路。Α-Σ調(diào)制器通常被配置來調(diào)諧環(huán)路濾波器系數(shù)，例如控制量化噪聲的頻 度分布、成形（移動）任何量化噪聲到較高和/或較低頻率以實現(xiàn)幾乎無噪聲區(qū)。雖然調(diào) 諧環(huán)路濾波器系數(shù)的已知Λ -Σ調(diào)制器配置已足夠一般用于上述目的，但他們沒有在所有 方面都完全令人滿意。
【附圖說明】
[0003] 當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時從下面的詳細(xì)描述可以最好理解本公開內(nèi)容。需要強(qiáng)調(diào)，按照 行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)做法，各種特征未按比例繪制，并且僅用于說明目的。事實上，各種特征的尺寸 可以任意增加或減少，為了清楚的討論。
[0004] 圖1是根據(jù)本公開的各個方面的示例性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意性框圖。
[0005] 圖2是根據(jù)本公開的各個方面的示例性Δ -Σ調(diào)制器的示意性電路圖。
[0006] 圖3是根據(jù)本公開的各個方面的示例性積分器的示意性電路圖，它可以在圖2所 示的Δ-Σ調(diào)制器中實現(xiàn)。
[0007] 圖4是根據(jù)本公開的各個方面的另一示例性Λ -Σ調(diào)制器的示意性電路圖。
[0008] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的各個方面的另一個示例性Δ-Σ調(diào)制器的示意電路圖。
[0009] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的各個方面的另一個示例性Δ-Σ調(diào)制器的示意電路圖。
[0010] 圖7是根據(jù)本公開的各個方面可在Λ -Σ調(diào)制器來實現(xiàn)的示例性跨導(dǎo)器網(wǎng)絡(luò)的示 意電路圖，諸如圖6中描繪的Λ-Σ調(diào)制器。
[0011] 圖8Α和圖8Β是根據(jù)本公開的各個方面，可在跨導(dǎo)器網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)的示例性晶體管 陣列的示意電路圖，諸如圖7中描繪的跨導(dǎo)器網(wǎng)絡(luò)。
[0012] 圖9是根據(jù)本公開的各個方面可通過△ - Σ調(diào)制器來實現(xiàn)的示例性方法的簡化流 程圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 在本文中公開用于動態(tài)調(diào)諧跨導(dǎo)的動態(tài)可調(diào)跨導(dǎo)器和相關(guān)方法。示例性動態(tài)可調(diào) 跨導(dǎo)器包括：用于基于電壓信號產(chǎn)生電流信號的電壓-電流轉(zhuǎn)換器級；和電流縮放級，用于 通過縮放因子來調(diào)整電流信號以實現(xiàn)特定跨導(dǎo)。電流縮放級包括具有相關(guān)聯(lián)的粗調(diào)步驟的 粗調(diào)機(jī)構(gòu)和具有相關(guān)聯(lián)的微調(diào)步驟的微調(diào)機(jī)構(gòu)，其中所述縮放因子是粗調(diào)步驟到微調(diào)步驟 的比例。電壓-電流轉(zhuǎn)換器級可包括具有固定電阻的電阻器陣列。粗調(diào)機(jī)構(gòu)可包括粗調(diào)晶 體管陣列，其包括配置成用于選擇性切換進(jìn)或出粗調(diào)晶體管陣列以設(shè)置粗調(diào)步驟的開關(guān)粗 調(diào)晶體管。該微調(diào)機(jī)構(gòu)可以包括微調(diào)晶體管陣列，其包括配置成用于選擇性切換進(jìn)或出微 調(diào)晶體管陣列，以設(shè)置微調(diào)步驟。在各種實施方式中，該晶體管被配置為接收至少兩個輸入 信號，其中所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器級設(shè)置至少兩個輸入信號的電流比率。
[0014] 在各種實施方式中，跨導(dǎo)器進(jìn)一步包括從電流縮放級到電壓-電流轉(zhuǎn)換器級的反 饋路徑，其中所述反饋路徑經(jīng)配置以維持低阻抗。反饋路徑可以包括具有耦合電壓到變換 器級的源極和耦合電流縮放級的漏極的晶體管。在各種實施方式中，電流縮放級包括具有 粗調(diào)晶體管的粗調(diào)晶體管陣列，其中每一個粗調(diào)晶體管具有通過開關(guān)耦合跨導(dǎo)器的輸出的 源極，耦合接地的漏極，和耦合晶體管的漏極的柵極。在各種實施方式中，具有微調(diào)晶體管 的微調(diào)晶體管陣列，其中每個微調(diào)晶體管具有通過開關(guān)耦合電壓-電流轉(zhuǎn)換器級的源極、 耦合接地的漏極和耦合晶體管的漏極的柵極。
[0015] Δ-Σ調(diào)制器可以通過動態(tài)調(diào)整跨導(dǎo)實現(xiàn)跨導(dǎo)器來實現(xiàn)特定電阻而產(chǎn)生環(huán)路濾波 器系數(shù)。在各種實施方式中，本文所描述的Δ-Σ調(diào)制器可以動態(tài)地調(diào)整環(huán)路濾波器系數(shù) 以放置陷波頻率。Α-Σ調(diào)制器可以使用數(shù)字濾波器/抽取器實施，以形成Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換 器。示例性的Δ-Σ調(diào)制器包括環(huán)路濾波器，被配置成基于模擬輸入信號、反饋模擬信號和 環(huán)路濾波器系數(shù)產(chǎn)生環(huán)路濾波器模擬信號；耦合環(huán)路濾波器的量化器，其中該量化器被配 置為基于所述環(huán)路濾波器模擬信號生成數(shù)字信號；如本文所述的跨導(dǎo)器耦合環(huán)路濾波器， 其中跨導(dǎo)器被配置為通過動態(tài)調(diào)諧跨導(dǎo)以獲得特定電阻而生成環(huán)路濾波器系數(shù)；和耦合量 化器和環(huán)路濾波器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器被配置為基于所述數(shù)字信號產(chǎn)生反饋模 擬信號。在各種實施方式中，粗調(diào)步驟設(shè)置包括用于設(shè)定環(huán)路濾波器系數(shù)的特定電阻的電 阻子范圍，微調(diào)步驟設(shè)定電阻子范圍內(nèi)的特定電阻。在各種實施方式中，跨導(dǎo)器被配置成基 于從所述環(huán)路濾波器接收的至少兩個輸入信號產(chǎn)生環(huán)路濾波器系數(shù)，其中所述電壓-電流 轉(zhuǎn)換器級設(shè)置至少兩個輸入信號的電流比。在各種實施方式中，模擬輸入信號具有相關(guān)聯(lián) 的中頻（IF)，和跨導(dǎo)器被配置以產(chǎn)生環(huán)路濾波器系數(shù)，其將噪聲轉(zhuǎn)移函數(shù)的陷波頻率置于 約IF頻率。在各種實施方式中，跨導(dǎo)器形成被配置以模仿由環(huán)路濾波器的第η個積分器產(chǎn) 生的積分差異信號的反饋路徑。
[0016] 在各種實施方式中，環(huán)路濾波器包括：第一加法器，被配置成基于所述模擬輸入信 號、反饋模擬信號，以及環(huán)路濾波器系數(shù)產(chǎn)生差異信號；耦合第一加法器的第一積分器，其 中，所述第一積分器被配置為基于所述差異信號產(chǎn)生第一積分差異信號；耦合第一積分器 的第二積分器，其中，所述第二積分器被配置成基于所述第一積分差值信號產(chǎn)生第二積分 差值信號；以及耦合第二積分器的第二加法器，其中，所述第二加法器被配置成基于所述第 二積分差值信號產(chǎn)生環(huán)路濾波器模擬信號?？鐚?dǎo)器可以被配置成基于從環(huán)路濾波器接收的 第一積分差信號和環(huán)路濾波器模擬信號產(chǎn)生環(huán)路濾波器系數(shù)。第二積分器可包括前饋增益 路徑，經(jīng)配置成生成積分增益信號，其中所述第二加法被配置成進(jìn)一步基于所述積分增益 信號生成環(huán)路濾波器模擬信號。
[0017] 一種方法可以動態(tài)調(diào)整包括跨導(dǎo)以實現(xiàn)特定電阻，用于設(shè)置Λ -Σ調(diào)制器的環(huán)路 濾波器的環(huán)路濾波器系數(shù)；基于模擬信號、反饋模擬信號以及以及環(huán)路濾波器系數(shù)產(chǎn)生環(huán) 路濾波器模擬信號；和基于所述環(huán)路濾波器模擬信號產(chǎn)生數(shù)字信號。動態(tài)地調(diào)整跨導(dǎo)可包 括：基于從環(huán)路濾波器接收的輸入信號產(chǎn)生電流信號，并通過設(shè)置比例因子的粗調(diào)步驟和 微調(diào)步驟來實現(xiàn)特定電阻而調(diào)整電流信號，其中調(diào)整因子是粗調(diào)步驟到微調(diào)步驟的比率。 在各種實施方式中，模擬信號具有相關(guān)聯(lián)的中頻（IF)，并且所述方法包括：設(shè)置所述環(huán)路 濾波器系數(shù)以將Α-Σ調(diào)制器的陷波頻率放置于約IF頻率。該方法還可以包括：選擇性地 切換晶體管進(jìn)或出晶體管陣列以設(shè)置粗調(diào)步驟和細(xì)調(diào)步驟。
【具體實施方式】
[0018] Δ-Σ (Δ Σ)調(diào)制器是可以實現(xiàn)高清晰數(shù)字信號的反饋系統(tǒng)。Δ-Σ調(diào)制器已經(jīng) 在各種電子電路中實現(xiàn)，包括（但不限于）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)、頻率合成 器和其它電子電路。圖1是根據(jù)本公開的各個方面的可以實現(xiàn)A-Σ調(diào)制器的示例性數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)10的示意框圖。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)10是經(jīng)配置以將信號（諸如，模擬信號）轉(zhuǎn)換成 可使用形式的電子設(shè)備（包括電子電路和/或一個或多個組件）。在各種實施方式中，數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)10將物理條件轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，其可以被存儲和/或分析。為清楚起見，圖1進(jìn) 行了簡化以更好地理解本公開的發(fā)明概念。附加特征可以在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)10添加，和一些 所描述的特征可以在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)10的其它實施例中被替換或者排除。
[0019] 在圖1中，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)10包括表示物理量的輸入信號15,諸如溫度、壓力、速度、 流速、位置、其他物理量或其組合。傳感器電路塊20接收輸入信號20,并將物理量（由輸入 信號15表示）轉(zhuǎn)換成電信號，諸如模擬信號25。模擬信號25可以是代表物理量的電壓或 電流（表示為輸入信號15)。信號調(diào)節(jié)電路塊30在模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)的可接受范圍內(nèi)接收 和調(diào)整模擬信號25,提供經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號35。ADC可以在ADC電路塊40提供，使得信號 調(diào)節(jié)電路塊30用作傳感器電路塊20和ADC電路塊40之間的接口，在ADC電路塊40數(shù)字 化模擬信號之前調(diào)節(jié)模擬信號25 (和因此提供經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號35)。信號調(diào)節(jié)電路塊30 可以對模擬信號25放大、衰減、濾波和/或執(zhí)行其他調(diào)節(jié)功能。ADC電路塊40接收和將經(jīng) 調(diào)節(jié)的模擬信號35轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，提供數(shù)字信號45。數(shù)字信號45表示由傳感器通過輸 入信號15接收的物理量。數(shù)字信號處理器（DSP)電路塊50可以接收和處理數(shù)字信號45。
[0020] 在各種實施方式中，ADC電路塊40包括采用反饋技術(shù)產(chǎn)生數(shù)字信號的Δ -XADC， 其中，A-SADC可以過采樣其輸入信號（這里，調(diào)節(jié)的模擬信號35)，并執(zhí)行噪聲整形以實 現(xiàn)高分辨率數(shù)字信號（這里，數(shù)字信號45)。A-XADC可以包括Δ-Σ調(diào)制器60和數(shù)字濾 波器/抽取器70。Δ-Σ調(diào)制器60可以使用過采樣（例如，奈奎斯特速率以上的采樣率） 和濾波，以產(chǎn)生表示由A-XADC接收的輸入信號的數(shù)字信號（諸如，調(diào)節(jié)的模擬信號35)。 在各種實施方式中，A-SADC測量調(diào)節(jié)的模擬信號35和反饋信號之間的差，諸如由Δ-Σ 調(diào)制器60提供。數(shù)字濾波器/抽取器70可以衰減噪聲和/或減慢數(shù)字信號的數(shù)據(jù)速率 (例如到奈奎斯特采樣速率），提供數(shù)字信號45。數(shù)字濾波器/抽取器70可以包括數(shù)字濾 波器、抽取器或兩者。數(shù)字濾波器可以衰減從Δ-Σ調(diào)制60接收的數(shù)字信號，以及抽取器 可以減少從A-Σ調(diào)制器60接收的數(shù)字信號的采樣速率。
[0021] 圖2是根據(jù)本公開的各個方面的示例性Δ-Σ調(diào)制器100的簡化電路示意圖。 A-Σ調(diào)制器100是配置為將輸入信號102 (諸如模擬信號）轉(zhuǎn)換成輸出信號104 (諸如數(shù) 字信號）的電子設(shè)備（包括電子電路和/或一個或多個組件）。在各種實施方式中，Α-Σ 調(diào)制器100是連續(xù)時間三角積分調(diào)制器。為清楚起見，圖2已被簡化以更好地理解本公開 的發(fā)明概念。附加特征可以在Α-Σ調(diào)制器100被添加，并且一些描述的特征可以在Δ-Σ 調(diào)制器100的其它實施例被替換或者排除。
[0022] 為了便于討論，在所描繪的實施例中，Δ-Σ調(diào)制器100表示第二階Δ-Σ調(diào)制 器，但本公開考慮所描述的技術(shù)在此適用于任何階Α-Σ調(diào)制器。Δ-Σ調(diào)制器100包括 用于過采樣和噪聲整形輸入信號102 (例如，模擬輸入信號ΧΙΝ)的前饋路徑，以產(chǎn)生輸出信 號104 (諸如，數(shù)字信號Ζ)。當(dāng)將輸入信號102轉(zhuǎn)換為輸出信號104時，的輸入信號102和 輸出信號104之間產(chǎn)生量化誤差（也稱為量化噪聲）。為了減少量化誤差，Λ-Σ調(diào)制器 100可包括反饋路徑，用于提供反饋信號106 (諸如，模擬反饋信號Xfb)到前饋路徑。反饋 信號106可以協(xié)助推進(jìn)任何量化誤差為零，從而確保輸出信號104的平均值基本上等于輸 入信號102的平均值。在所描繪的實施例中，前饋路徑可包括加法器110、積分器112、積分 器114、加法器116和量化器118 ;和反饋路徑可以包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC) 120,其將輸出信 號104 (