[发明专利]包括最大长度序列生成器的基于压控振荡器的模数转换器

说明书

公开了一种包括最大长度序列生成器的基于压控振荡器的模数转换器。模数转换器包括：环形振荡器，具有用于接收模拟信号的输入；粗略计数器，包括最大长度序列生成器，最大长度序列生成器具有耦合到环形振荡器的输出的输入；精细计数器，包括约翰逊计数器，约翰逊计数器具有耦合到环形振荡器的输出的输入；以及差生成器，具有耦合到粗略计数器的输出的第一输入，耦合到精细计数器的输出的第二输入，以及用于提供与模拟信号对应的数字信号的输出。

技术领域

本发明总体上涉及包括最大长度序列(MLS)生成器的基于压控振荡器(VCO)的模数转换器(ADC)。

背景技术

低成本数字麦克风通常包括偏置电路和随后的模数转换器。麦克风在市场上的竞争力主要由其性能(功耗、动态范围、分辨率以及其他性能特征)和成本(硅面积、封装尺寸与灵敏度以及其他成本动因)给出。目前可用的Sigma-Delta ADC已经被推向了技术极限，并且市场趋势需要创新的解决方案。基于VCO的ADC是常规的基于电压编码的电路的有前途的备选方案。针对利用多相环形振荡器(RO)构建的VCO-ADC，可以用粗略-精细量化架构(其使用用于整数相位进展(2π的倍数)的计数器和用于相位进展的分数部分的精细量化)来减少量化电路的面积和功耗。然而，在粗略和精细相位估算之间的不同步引起的以及由相位的直接采样导致的误差可能会损害ADC的性能。

发明内容

根据一个实施例，一种模数转换器包括：环形振荡器，具有用于接收模拟信号的输入，以及输出；粗略计数器，其包括最大长度序列生成器，最大长度序列生成器具有耦合到环形振荡器的输出的输入，以及输出；精细计数器，其包括约翰逊(Jonson)计数器，约翰逊计数器具有耦合到环形振荡器的输出的输入，以及输出；以及，差生成器，具有耦合到粗略计数器输出的第一输入、耦合到精细计数器输出的第二输入和用于提供与模拟信号对应的数字信号的输出。

根据另一实施例，一种用于将模拟信号转换到数字输出的方法包括：将模拟信号转换为包括初级相位信号和次级相位信号的多个相位信号；使用最大长度序列代码计数来寄存初级相位信号的边沿；在采样周期期间计算初级相位信号的经寄存边沿的数目；基于在采样周期期间初级相位信号的经寄存边沿的经计算数目来估算粗略输出；使用约翰逊计数器寄存次级相位信号的边沿；在采样周期期间计算次级相位信号的经寄存边沿的数目；基于在采样周期期间的次级相位信号的经寄存边沿的经计算数目来生成校正输出；以及将粗略输出和校正输出加到一起以提供数字输出。

根据另一实施例，一种模数转换器包括：环形振荡器，具有用于接收模拟信号的输入，以及输出；最大长度序列生成器，具有耦合到环形振荡器输出的输入，以及输出；约翰逊计数器，具有耦合到环形振荡器输出的输入，以及输出；以及，加法器，具有耦合到最大长度序列生成器输出的第一输入、耦合到约翰逊计数器输出的第二输入和用于提供与模拟信号对应的数字信号的输出。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在将结合附图来在下文进行描述，其中：

图1A是根据一实施例的耦合到MEMS麦克风的ADC的框图；

图1B是根据一实施例的ADC的更详细框图；

图2是与图1B的ADC相关联的第一组内部信号的表格；

图3是与图1B的ADC相关联的MLS生成器的示意图；

图4是与图1B的ADC相关联的约翰逊计数器的示意图；

图5是与图1B的ADC相关联的第二组内部信号的表格；

图6是与图1B的ADC相关联的第三组内部信号的表格；

图7是与图1B的ADC相关联的经组合的MLS生成器和约翰逊计数器的示意图；

图8A、图8B、图8C和图8D是与图1B的ADC相关联的第一组时序图。