[发明专利]通过电荷共享的混叠抑制

说明书

公开了一种用于通过电荷共享进行混叠抑制的示例设备。该设备包括滤波器采样网络、数模转换器和电荷共享开关。滤波器采样网络包括电容器和第一开关，第一开关耦合在输入节点和电容器之间。滤波器采样网络被配置为经由第一开关将电容器连接至输入节点或者将电容器与输入节点断开。数模转换器包括电容器阵列和第二开关，第二开关耦合在输入节点和电容器阵列之间。电容器阵列耦合在第二开关和电荷共享节点之间。数模转换器被配置为经由第二开关将电容器阵列连接至输入节点或者将电容器阵列与输入节点断开。电荷共享开关耦合在电荷共享节点和电容器之间，并且被配置为将电容器连接至数模转换器或者将电容器与数模转换器断开。

相关申请的交叉参考

本申请要求2018年6月15日提交的美国专利申请第16/010,117号的利益，该申请又要求2017年12月18日提交的美国临时申请第62/607,309号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总的来说涉及模数转换，更具体地，涉及在模数转换器内平均采样以提供混叠抑制(alias rejection)。

背景技术

电子装置使用射频(RF)信号以使用户能够与朋友交谈、下载信息、共享图片、远程控制家用装置、接收全球定位信息或收听无线电台。这些射频信号是模拟信号，可以在电子装置之间进行物理传输，并且传送数字编码的通信数据。电子装置使用模数转换器来将模拟信号转换为数字信号，这使得能够提取通信数据。模数转换器通过在一些采样频率处对模拟信号进行采样来执行转换。通常，采样频率大于模拟信号频率的两倍(例如，根据奈奎斯特速率)，这使得模拟信号能够在数字域中精确地表示。

然而，有时，环境中不需要的信号(也称为干扰源(jammer))被电子装置检测到，并且会干扰期望的通信信号。干扰源的示例包括存在于操作环境中的其它不相关信号以及与期望的通信信号相关联的谐波或其它杂散信号。如果这些干扰源的频率大于或等于模数转换器的采样频率的一半，则干扰源会减小电子装置的动态范围，并在模数转换器中造成混叠。如果模数转换器对干扰源采样不足，以致产生的数字输出不能用于重建干扰源(例如，采样频率小于或等于干扰源的频率的两倍)，则会发生混叠。由于混叠，干扰源的数字表示包括会干扰期望的通信信号的较低频率。

一些通信系统设计使用抑制或滤波电路来衰减和抑制干扰源。然而，取决于干扰源的强度，该电路会变得尺寸较大，需要大量的功率，或者变得过于昂贵。其他设计可增加模数转换器的采样率以防止混叠。然而，高采样率需要额外的功率，并且会增加模数转换器的设计复杂性。总的来说，设计一种既能提供混叠抑制又能节省功率且有效利用电子装置中的可用空间的电子装置变得具有挑战性。

发明内容

公开了一种通过电荷共享实施混叠抑制的设备。所描述的技术利用模数转换器内的多个电容器和开关来过滤和抽取模拟信号。通过在两个或多个电容器之间共享电荷，对模拟信号的多个样本进行平均。基于平均样本生成数字输出，这通过衰减高频干扰源提供混叠抑制。通过调整电容，可以调整混叠抑制以衰减各种不同的频率，而不改变模数转换器的采样率。所述技术能通过提供混叠抑制而不增加模数转换器的总采样率来节省功率。能利用模数转换器内预先存在的电容器和开关，这可以进一步节省成本并有效利用模数转换器中的空间。此外，由于这些技术通常应用于模数转换器的采样保持阶段，因此模数转换器内的转换处理可以保持相对不变。

在一个示例方面中，描述了一种设备。该设备包括输入节点、电荷共享节点、滤波器采样网络、数模转换器和电荷共享开关。滤波器采样网络包括电容器和第一开关。第一开关耦合在输入节点和电容器之间。滤波器采样网络被配置为经由第一开关将电容器连接至输入节点或者将电容器与输入节点断开。数模转换器包括电容器阵列和第二开关。第二开关耦合在输入节点和电容器阵列之间。电容器阵列耦合在第二开关和电荷共享节点之间。数模转换器被配置为经由第二开关将电容器阵列连接至输入节点或者将电容器阵列与输入节点断开。电荷共享开关耦合在电荷共享节点和电容器之间。电荷共享开关被配置为将电容器连接至数模转换器或者将电容器与数模转换器断开。