[发明专利]环路滤波器、量化器、数模转换器以及运算放大器

说明书

技术领域

本发明有关于将模拟输入转换为数字输出，更具体地，有关于ΣΔ模数转换器，其包含新颖设计的环路滤波器、量化器、数模转换器、和/或运算放大器。

背景技术

当前，信息和通信技术市场正急速发展，因此，无线通信变得日益重要。目前，已发展出多种无线通信系统。通常，无线信号由天线接收，从接收的频谱中选择所需频带。接着，选择的所需频带经过多种信号处理过程，包括模拟滤波、放大、解调制、模数转换等。进一步的信号处理由数字电路（例如数字信号处理器DSP）在数字域完成。

用于无线通信应用的接收机设计的重要趋势为：更小的产品体积、更低的产品成本以及更长的待机(stand-by)时间。可通过增加集成度以使得产品更小以及更便宜。此即意味着外部元件（例如电感和滤波器）集成于芯片上。因此于接收机上实现的模数转换器可发挥重要作用。更具体地，将模数转换器转移至接收机的天线一侧可使（外部）模拟功能更多的数字集成至单个芯片上。然而，如此则需求模数转换器具有高的线性度、动态范围和带宽的能力。

由于连续时间ΣΔ调制结合了固有反锯齿(anti-aliasing)滤波、优异的线性性能以及低功耗能力，因此对于模数转换来说连续时间ΣΔ调制是较好的技术。因此，在无线通信系统中，例如GSM/WCDMA系统，连续时间ΣΔ模数转换器显而易见的成为不可或缺的基本组件(building block)。于是，可于稳健和可扩展的DSP内处理大部分的前端增益自适应和限制(blocker)滤波。

据此，如何设计可满足指定应用（例如无线通信接收机）需求的连续时间ΣΔ模数转换器成为电路设计者的一大难题。

发明内容

为了设计出可满足指定应用需求的连续时间ΣΔ模数转换器，本发明提供一种环路滤波器、量化器、数模转换器以及运算放大器。

本发明提供一种环路滤波器，实现于ΣΔ模数转换器中，所述环路滤波器包括：多个串行连接的积分器，包括第一积分器和第二积分器；第一正反馈电阻性元件，置于第一正反馈路径中，其中所述第一正反馈路径位于所述第二积分器的第一输出节点和所述第一积分器的第一输入节点之间；以及第一负反馈电阻性元件，置于第一负反馈路径中，其中所述第一负反馈路径位于所述第二积分器的第二输出节点和所述第一积分器的所述第二输入节点之间。本发明另提供一种包括如上所述环路滤波器的ΣΔ模数转换器。

本发明另提供一种量化器，实现于ΣΔ模数转换器中，所述量化器包括：一比较电路，用于比较模拟输入与多个不同的参考电压，以分别获得多个比较结果，其中每个所述比较结果具有第一逻辑值或者第二逻辑值；以及处理电路，耦接于所述比较电路，用于根据所述比较结果产生多个输出逻辑值，其中当所述比较结果包括至少一个第一逻辑值和至少一个第二逻辑值时，所述处理电路可使相应于所述比较结果一部分中每个比较结果的输出逻辑值为所述第一逻辑值，以及可使相应于所述比较结果剩余部分中每个比较结果的输出逻辑值为所述第二逻辑值，其中所述比较结果中所述一部分中的每个比较结果所对应的参考电压大于所述比较结果中所述剩余部分中的每个比较结果所对应的参考电压。

本发明另提供一种数模转换器，实现于ΣΔ模数转换器中，所述数模转换器包括：至少一个数模转换单元，其中每个数模转换单元依据时钟信号操作以将输入比特转换成一模拟输出信号，其中每个数模转换单元包括：电容性装置；电阻性装置，用于将所述模拟输出信号输出至所述ΣΔ模数转换器的运算放大器输入端；以及切换装置，耦接于所述电容性装置和所述电阻性装置之间，用于当所述时钟信号处于第一逻辑电平时，断开所述电容性装置和所述电阻性装置间的连接且将电源与所述电容性装置连接以对所述电容性装置预充电，以及用于当所述时钟信号处于与所述第一逻辑电平不同的第二逻辑电平时，断开所述电源与所述电容性装置的连接且将所述电阻性装置与所述电容性装置连接以产生相应于所述输入比特的所述模拟输出信号；其中所述电阻性装置耦接于所述运算放大器的输入端和所述切换装置之间。本发明另提供一种包括如上所述数模转换器的ΣΔ模数转换器。