[发明专利]具有抖动的多级Σ-Δ模数转换器

说明书

本公开涉及具有抖动的多级Σ‑Δ模数转换器。提供了在多级ADC中实现减法抖动的技术。减法抖动涉及在第一节点处添加第一抖动信号并在第二节点(其可以与第一节点相同)处添加第二抖动信号，其中第一和第二抖动信号组合并且总和近似为零。通过在多级ADC中使用减法抖动，可以放宽ADC主回路中环路滤波器的裕量要求和主回路中反馈DAC的范围要求。

技术领域

该文件通常但不作为限制地涉及集成电路，并且更具体地涉及模数转换器电路和系统。

背景技术

在许多电子应用中，模拟输入信号被转换为数字输出信号(例如，用于进一步的数字信号处理)。例如，在精密测量系统中，电子设备可以配备一个或多个传感器进行测量，并且这些传感器可以生成模拟信号。然后可以将模拟信号提供给模数转换器(ADC)作为输入以生成数字输出信号以供进一步处理。在另一个例子中，在移动设备接收器中，天线可以基于携带空气中的信息/信号的电磁波生成模拟信号。然后可以将天线生成的模拟信号作为输入提供给ADC，以生成用于进一步处理的数字输出信号。

ADC的输入电压和输出电压之间的差值可以对应于ADC的量化误差。在某些ADC中，量化误差可以由ADC电路进一步处理以“整形”量化误差，这在频域中表现为量化噪声。例如，噪声整形技术可以将量化噪声从感兴趣的信号频带推向更高的频率。

Σ-Δ运算器是一个可以实现高分辨率数字信号的反馈系统。Σ-Δ运算器已在各种电子电路中实现，包括但不限于模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、频率合成器和其他电子电路。

基于Σ-Δ调制的ADC已广泛应用于数字音频和高精度仪器系统。通常，Σ-ΔADC使用Σ-Δ调制器(例如，使用低分辨率ADC，如1位ADC、闪存ADC、闪存量化器等)对模拟信号进行编码，然后在适用的情况下应用Σ-Δ调制器输出的数字滤波器，形成更高分辨率的数字输出。可提供环路滤波器以向Σ-Δ调制器提供误差反馈。Σ-Δ调制器的一个特点是它的噪声整形能力。因此，Σ-ΔADC通常能够实现高分辨率的模数转换。

发明内容

本公开描述在多级ADC中实现减法抖动的各种技术。减法抖动涉及在第一节点处添加第一抖动信号并在第二节点(其可以与第一节点相同)处添加第二抖动信号，其中第一和第二抖动信号组合并且总和近似为零。通过在多级ADC中使用减法抖动，可以放宽ADC主回路中环路滤波器的裕量要求和主回路中反馈DAC的范围要求。

在一些方面，本公开涉及一种多级Σ-Δ模数转换器(ADC)，被配置为在输入端接收模拟输入信号并生成数字输出信号，该多级Σ-ΔADC包括：输入求和节点，被配置为接收和组合所述模拟输入信号和至少一个数模转换器(DAC)电路的输出；第一级ADC，被配置为接收所述模拟输入信号和第一抖动信号并且产生第一输出到所述至少一个数模转换器(DAC)电路；和第二级Σ-Δ调制器，被配置为接收所述输入求和节点的输出和第二抖动信号，并产生第二输出到所述至少一个数模转换器(DAC)电路，其中所述第一抖动信号和所述第二抖动信号在耦合到所述至少一个DAC电路的输入的节点处彼此偏移。

在一些方面，本公开涉及一种使用多级Σ-Δ模数转换器(ADC)的方法，转换器被配置为在输入端接收模拟输入信号并生成数字输出信号，该方法包括：在输入求和节点接收和组合所述模拟输入信号和至少一个数模转换器(DAC)电路的输出；通过第一级ADC接收所述模拟输入信号和第一抖动信号并且产生第一输出到所述至少一个数模转换器(DAC)电路；和通过第二级Σ-Δ调制器接收所述输入求和节点的输出和第二抖动信号，并产生第二输出到所述至少一个数模转换器(DAC)电路，其中所述第一抖动信号和所述第二抖动信号在耦合到所述至少一个DAC电路的输入的节点处彼此偏移。