[发明专利]用于差模信号和共模信号的双处理路径的自适应模拟-数字转换器(ADC)拓扑

说明书

一种处理ADC中的麦克风输入以确定麦克风配置的方法是在两个处理路径中处理麦克风输入信号，其中一个处理路径处理差分输入信号之间的差值，并且另一个处理路径处理差分输入信号的平均值。这些处理路径的输出可以被组合以生成表示来自麦克风的模拟信号的数字信号。数字信号包含在麦克风周围的环境中的音频的数字版本，但是还可以用于检测麦克风拓扑并配置处理路径的各方面以匹配检测到的麦克风拓扑。一种用于ADC的装置可以将这两个处理路径实现为两个Δ‑Σ调制器环路。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年8月14日提交的美国专利申请No.14/826,996的权益，该美国专利申请以全文引用的方式并入本申请。

技术领域

本公开内容涉及模拟-数字转换器(ADC)。更具体而言，本公开内容的部分涉及使ADC适应于根据不同的输入设备配置而进行操作。

背景技术

麦克风生成表示麦克风周围的环境中的噪声和声音的电信号。麦克风是许多电子设备的重要设备，因为声音，特别是语音，是通过电子设备在人与电子设备之间以及人与另一个人之间的交互的最重要的方式中的一种。麦克风通常产生模拟信号，但是电子设备内的处理器通常是对数字信号进行操作的数字部件。因此，麦克风的模拟信号必须被转换为数字信号，以便在电子设备内进一步处理。例如，模拟麦克风输出可以被转换成数字信号，以允许个人的语音从一个蜂窝电话传送到另一个蜂窝电话。在另一个示例中，模拟麦克风输出可以被转换为数字信号，以允许蜂窝电话检测来自用户的语音命令。耦合到麦克风用以将模拟信号转换为数字信号的部件是模拟-数字转换器(ADC)。

因此，ADC是电子设备中的重要部件。使用ADC的一个复杂性在于，麦克风和ADC之间的耦合配置改变了ADC处理麦克风的模拟输出以生成麦克风输出的数字表示的方式。也就是说，ADC必须与耦合到ADC的特定麦克风相匹配。该限制约束了用户将其电子设备与任何麦克风一起使用的能力。此外，该限制约束了制造商由于供应短缺而替换不同麦克风的能力。在图1A-1D中示出了一些不同的耦合配置。

麦克风是全差分(FD)的或伪差分(PD)的，并且AC耦合或DC耦合到模拟-数字转换器(ADC)中。因此，存在需要不同的操作并与ADC接口连接的至少四种不同的麦克风拓扑配置。图1A示出了麦克风和ADC的AC耦合的全差分配置。麦克风102可以提供输出104和106。输出104和106也是到ADC 108的输入，其生成包含麦克风102所捕获的声音的数字表示的D_输出(D_out)数字信号。在AC耦合的配置中(诸如在图1A中)，电容器112和114耦合在麦克风102和ADC 108之间。电容器112和114连同ADC 108的输入阻抗一起形成了高通滤波器，以阻止来自麦克风102的DC信号到达ADC 108。电容器112和114可以与ADC 108一起集成到芯片中，或者与包含ADC 108的芯片分开。在任一种情况下，电容器112和114消耗了电子设备中的空间，这增加了电子设备的尺寸和厚度。类似于图1A，图1B示出了麦克风和ADC的AC耦合的伪差分配置。图1B的伪差分配置120类似于图1A的全差分配置110，但是其中麦克风102的一个端子接地到节点116。

作为对图1A和图1B的AC耦合的拓扑的替代，可以实施DC耦合的拓扑以将ADC与麦克风接口连接。DC耦合的麦克风拓扑不需要电容器112和114来阻止麦克风输出的DC值。去除电容器降低了成本和尺寸，但需要额外的处理来使ADC与全差分(FD)和伪差分(PD)麦克风兼容。图1C和图1D分别示出了DC耦合的全差分(FD)配置130和DC耦合的伪差分(PD)配置140。额外处理的一个示例是全差分(FD)麦克风102可以提供V_in和V_ip的输出值，但是这些值可能彼此不匹配，并且也可能与ADC正确操作的期望的DC值不匹配。需要附加处理的配置的另一个示例是其中V_in信号连接到地116的伪差分(PD)麦克风的配置。在这两个示例中，ADC108必须应用特定于图1C或图1D的麦克风配置的处理。