差分模数转换器及用于将模拟信号转换为数字信号的方法 |
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| 申请号 | CN201510833560.X | 申请日 | 2015-11-25 | 公开(公告)号 | CN105790765A | 公开(公告)日 | 2016-07-20 |
| 申请人 | 联发科技股份有限公司; | 发明人 | 法兰克阿普艾登; 罗启伦; 米迦勒阿士伯恩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种用于减少 模数转换 器 中的寄生噪声 音调 的差分模数转换器和方法。该差分模数转换器包括：差分模拟输入端，包括第一 信号 输入端和第二信号输入端；第一ADC，连接于在第一信号路径中的该第一信号输入端；第二ADC，连接于在第二信号路径中的该第二信号输入端；抖动输入端，用于接收一抖动信号，且该抖动信号耦接于该第一信号路径和该第二信号路径，使得该抖动信号抖动该第一ADC的第一数字 输出信号 和该第二ADC的第二数字输出信号；以及差分组件，用于接收该第一ADC的第一数字输出信号和该第二ADC的第二数字输出信号，并输出一整体数字输出信号，该整体数字输出信号包括该第一数字输出信号和该第二数字输出信号之间的差异。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种差分模数转换器，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 差分模数转换器及用于将模拟信号转换为数字信号的方法技术领域背景技术[0002] 模数转换器(Analog-to-digital converters,ADC)在各种各样的电子装置和系统中得到了广泛的使用，例如，移动手机、音频设备、图像捕捉装置、视频设备、无线通信系统、传感和测量设备，以及雷达系统，以及其它应用。典型的模数转换器是被配置为接收模拟信号(该模拟信号通常是时变信号)，在离散的时间间隔上对该模拟信号重复采样，以及输出每个采样时间间隔的数字信号(如位序列或数字字)的电子设备，该数字信号表示采样间隔期间该模拟信号的值。由于模数转换器的输出为N位序列，因此，模拟信号被离散为M＝2N个整数值。数字N被称为该模数转换器的位分辨率。举例来说，若单端(single-ended)ADC为8位器件，则输入信号可以被离散为2N＝256个值(0,1,2,3…255)。对于理想的ADC，当被采样的模拟信号值在ADC可接受的输入电压的满量程内时，输出位值将与该被采样的模拟信号值呈线性比例。 [0003] 传统ADC有很多种，且可以将它们分成两组：具有单比特量化的ADC(如比较器)和具有多比特量化的ADC(如N位ADC)。多比特量化ADC可以包括基于压控振荡器(voltage-controlled-oscillator,VCO)的ADC、∑-△(sigma-delta)ADC、逐次逼近型寄存器(successive-approximation-register,SAR)ADC、闪存(flash)ADC，以及其它。多比特∑-△模数转换器在无线和有线通信系统中得到了越来越广泛的应用。虽然这些类型的ADC比闪存ADC的速度慢，但它们具有非常高的位分辨率和高转换精度。∑-△模数转换器的潜在问题是：由于调制器环路(modulator loop)内部的非线性极限环(limit-cycle)振荡，它的∑-△调制器(sigma-delta modulator)会引入寄生噪声音调(spurious noise tone)到它的输出。这些噪声音调会导致转换错误。 发明内容[0004] 有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种差分模数转换器及用于将模拟信号转换为数字信号的方法，以解决上述问题。 [0005] 第一方面，本发明提供一种差分模数转换器，该差分模数转换器可以包括：差分模拟输入端、第一ADC、第二ADC、抖动信号输入端和差分组件。差分模拟输入端包括第一信号输入端和第二信号输入端。第一ADC在第一信号路径中连接于该第一信号输入端；第二ADC在第二信号路径中连接于该第二信号输入端。抖动信号输入端用于接收一抖动信号，且该抖动信号耦接于该第一信号路径和该第二信号路径，使得该抖动信号抖动该第一ADC的第一数字输出信号和该第二ADC的第二数字输出信号。差分组件用于接收该第一ADC的第一数字输出信号和该第二ADC的第二数字输出信号，并输出一整体数字输出信号，该整体数字输出信号包括该第一数字输出信号和该第二数字输出信号之间的差异。此外，该差分模数转换器还可以包括滤波器，用于对该抖动信号进行滤波。该滤波器的输出可以耦接于该第一信号路径和该第二信号路径，以使得经滤波的抖动信号对该第一ADC的输出信号和该第二ADC的输出信号抖动相同的量。 [0006] 第二方面，本发明还提供一种用于将模拟信号转换为数字信号的方法，以操作一种差分模数转换器。在一些实施例中，用于将模拟信号转换为数字信号的方法可以包括以下动作：在第一输入端上接收第一模拟信号，在第二输入端上接收第二模拟信号，以及，对该第一模拟信号和该第二模拟信号抖动基本相同的量。该方法还可以包括：将已抖动的第一模拟信号施加到第一ADC，以及，该第一ADC输出第一数字输出信号；将已抖动的第二模拟信号施加到第二ADC，以及，该第二ADC输出第二数字输出信号；以及，对来自该第一ADC的第一数字输出信号和来自该第二ADC的第二数字输出信号求差异，以获得一整体数字输出信号。 [0007] 采用本发明，通过在差分模数转换器中引入抖动信号，以扰乱差分模数转换器中周期性地极限环振荡，从而，可以减少噪声，提升差分模数转换器的性能。 附图说明[0009] 图1根据一些实施例描述了一种伪差分∑-△模数转换器； [0010] 图2根据一些实施例描述了一种用于一阶∑-△模数转换器的调制器； [0011] 图3根据一些实施例描述了一种伪差分∑-△模数转换器； [0012] 图4根据一些实施例描述了一种伪差分∑-△模数转换器； [0013] 图5A根据一些实施例描述了一种被配置为将抖动信号添加至接收到的模拟信号的缓冲器； [0014] 图5B根据一些实施例描述了一种被配置为将抖动信号添加至接收到的模拟信号的缓冲器； [0015] 图6根据一些实施例描述了一种数控的可变电流源。 [0016] 在结合附图所作的以下详细描述后，所示实施例的特征和优点将变得更清楚。 具体实施方式[0017] 以下描述为本发明实施的较佳实施例。以下实施例仅用来例举阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。在通篇说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。本发明中使用的术语“元件”、“系统”和“装置”可以是与计算机相关的实体，其中，该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语，故应解释成“包含，但不限定于…”的意思。此外，术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此，若文中描述一个装置耦接于另一装置，则代表该装置可直接电气连接于该另一装置，或者透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。 [0018] 本发明提供一种与降低模数转换器(如差分模数转换器，为方便说明，通篇说明书中，差分模数转换器中的ADC(如图1所示的120)以∑-△模数转换器为例进行举例说明，但应当说明的是，本发明并不限于∑-△模数转换器，具体实现中也可以是其它类型的模数转换器，如基于压控振荡器的模数转换器)中的噪声音调有关的电路、系统和方法。本申请可以将抖动信号(特别地，将已过滤的抖动信号)引入至差分的∑-△模数转换器的两条信号路径，以扰乱(disrupt)∑-△调制器中周期性地极限环振荡，并减少来自转换器的寄生噪声音调。此外，可以将这两条信号路径输出的信号相减，以从抖动输出信号中基本移除上述已过滤的抖动信号。本申请通过减少∑-△调制器(sigma-delta modulator)引入的寄生噪声音调(spurious noise tone)，可以提高多比特(multi-bit)∑-△模数转换器的性能。此外，本申请通过添加一滤波抖动信号至伪差分∑-△模数转换器的两个输入，可以减少该噪声音调，使得抖动输出可以基本上从模数转换器的输出信号中消除，而不需要特定的滤波电路或附加电路来移除模数转换器输出上的抖动信号。图1仅描绘了一种∑-△模数转换器100的示例，在∑-△模数转换器100中，抖动信号可以用于减少∑-△调制器的寄生噪声音调。 [0019] 在描述图1的电路之前，描述以下三种不同类型的电路结构是有帮助的：单端(single-ended)、全差分(fully-differential)和伪差分(pseudo-differential)。单端电路操作在可以是时变的输入信号上，即相对于通常固定或恒定的另一参考电位是时变的。在很多情况中，该参考电位为“地”，以及，通常表示为零伏(volt)。全差分电路通常操作在由两根电线(wire)或导线(conductor)携带至该电路的两个输入端的输入信号上。这两根电线上的信号可以是时变的，以及，全差分电路被设计为对这两个输入信号间的差异(difference)敏感。但是，实质上该电路的所有内部信号和输出信号对出现在每个输入信号上的共模值(common-mode value)仅表现出一点点敏感度或零敏感度。 [0020] 伪差分电路也操作在由两根电线或导线携带至该电路的两个输入端的输入信号上，其中，这两根电线上的信号可以是时变的。伪差分电路也被设计为对这两个输入信号间的差异敏感，以及，其输出信号对这两个输入信号间的差异敏感。该输出信号对这两个输入信号的共模值有一点点敏感度或没有敏感度。与全差分电路不同的是，伪差分电路中的一些或全部的内部信号可以对共模值具有相当大的(considerable)敏感度。在一些情况中，伪差分电路可以包括两个独立的子电路，每一个子电路操作在这两个电输入信号的其中一个上，以及，每一个子电路提供一输出信号。因此，每一个子电路将对出现在每个电路的输入上的共模值敏感。然后，可以对这两个输出信号求差异(be differenced)，以从伪差分电路获得一整体输出信号。倘若这两个子电路基本(essentially)相同且是线性的，则该整体输出信号基本上对这两个输入信号的共模值不敏感。应当说明的是，伪差分电路和全差分电路均属于差分电路的范畴，只是严格意义上来说，伪差分电路与全差分电路在某些方面存在些许差别。 [0021] 本发明提供的差分模数转换器包括差分模拟输入端(如图1所示的第一信号输入端102和第二信号输入端103)、第一ADC(如图1中与第一信号输入端102连接的ADC 120)，在第一信号路径中连接于第一信号输入端102；第二ADC(如图1中与第二信号输入端103连接的ADC 120)，在第二信号路径中连接于该第二信号输入端103；抖动信号输入端(如图1中所示的端子105)，用于接收抖动信号，该抖动信号耦接于该第一信号路径和该第二信号路径，从而该抖动信号抖动该第一ADC的输出信号和该第二ADC的输出信号。本发明实施例中，通过将抖动信号引入差分模数转换器中(如图1所示的差分模数转换器100)，扰乱差分模数转换器中的周期性极限环振荡，从而减少其寄生噪声，提升模数转换器的性能。在一些实施例中，第一ADC和第二ADC可以是∑-△ADC，为方便描述，部分实施例中以∑-△ADC为例进行举例说明，但本发明并不限于此。在一些实施例中，该模数转换器100还可以包括滤波器(如图1中所示的滤波器115或图4中所示的数字滤波器415)，用于对该抖动信号(如图1所示，在抖动信号输入端105上接收到的信号)进行滤波，其中，该滤波器的输出(即已进行滤波的抖动信号)耦接于该第一信号路径和该第二信号路径，使得该滤波器的输出抖动该第一ADC的第一数字输出信号和该第二ADC的第二数字输出信号，从而，可以更加有效地减少寄生噪声。 具体实现中，抖动信号可通过抖动第一ADC的模拟输入信号和第二ADC的模拟输入信号(如图3及图4所示的实施例)来对应地抖动其输出信号。特别地，滤波器115可以为高通滤波器或数字有限脉冲响应高通滤波器，用于衰减该抖动信号在该第一ADC和该第二ADC的转换频带中的频率成分。 [0022] 图1的模数转换器100描述了一种伪差分电路，在该伪差分电路中，对两个模数转换器120(如∑-△模数转换器)输出的两个信号求差异(are differenced)，以提供一整体数字输出信号。根据一些实施例，伪差分模数转换器100包括两个模拟的信号输入端102、103，这两个模拟的信号输入端连接至两个差分电路路径(circuit path，或称为“信号路径”)，例如，信号输入端102连接于第一信号路径，信号输入端103连接于第二信号路径。每个信号路径中包括一连接的模数转换器120，以从相应的信号输入端接收信号。在一些实施例中，ADC 120的输出为单端输出。伪差分模数转换器100还可以包括数字的差分组件(digital differencing element)130以及输出端106，差分组件130耦接于上述两个ADC 120的输出。差分组件用于接收第一ADC(如位于第一信号路径中的120)的第一数字输出信号和第二ADC(如位于第二信号路径中的120)的第二数字输出信号，并输出一整体数字输出信号，该整体数字输出信号包括该第一数字输出信号和该第二数字输出信号之间的差异。 在一些实施例中，伪差分模数转换器100还可以包括高通滤波器(high-pass filter)115，被配置为对接收到的用以施加到模数转换器120的抖动信号进行滤波。可选地，伪差分模数转换器100可以包括抖动信号发生器(dither signal generator)110。在一些情况中，可以在抖动信号输入端105上接收抖动信号。在一些实施例中，伪差分模数转换器100可以向上游(upstream)连接至射频天线101的两个输出端(如天线101的接收电路的差分输出端)。换言之，第一信号路径被配置为耦接至天线(如101)的接收电路的差分输出端中的其中一个输出端，以及，第二信号路径被配置为耦接至该天线的接收电路的差分输出端中的另一个输出端。一些实施例中，在天线101和模数转换器100之间可以有一个模拟低噪声放大器(analog low-noise amplifier)。 [0023] 在操作中，在输入端102、103上可以接收时变信号，以及，该时变信号被传送至模数转换器120的相应输入。模数转换器120可以接收时钟信号，以频率fs对输入信号采样，以及，将每个采样信号转换为数字的输出信号。模数转换器120还可以接收来自抖动信号发生器110的已滤波的抖动信号。该已滤波的抖动信号可以是使用滤波器115对来自抖动信号发生器110的抖动信号进行高通滤波后的信号，以减弱位于模数转换器120的转换频带(conversion band)内的带内频率成分(“in-band”frequency component)。根据一些实施例，该模数转换器120的转换频带覆盖了从直流(DC)上至大约为采样频率fs的一半的频率的范围。如此一来，可以将该相同的已滤波的抖动信号分别施加到这两个模数转换器，以少量(例如，在它们的标称输出值的2％和10％之间)改变模数转换器的输出信号。然后，差分组件130可以对每个模数转换器120的数字输出求差异(例如，数字相减)，以及，产生的差异表示对这两个模拟输入信号(analog input signal)之间的差异进行转换后获得的数字输出信号。通过获得这两个模数转换器120的数字输出的差异(difference)，抖动成分被移除。 [0024] 施加到模数转换器120的抖动信号可以是随机信号(例如，来自白噪声的信号)或伪随机信号(例如，伪随机信号发生器产生的信号)。在一些实现中，抖动信号可以包括扫频信号(swept frequency signal)或斜波信号(ramp signal)。当将抖动信号直接施加到模数转换器120时，抖动信号可在转换前添加到模拟信号，或者，添加到模数转换器120的调制器环路(modulator loop)中的积分值(例如，注入电荷至每个调制器环路中的积分电容)。通过添加小的(small)抖动信号至这两个模数转换器120中，模数转换器中与极限环频率(limit-cycle periodicity)有关的寄生噪声音调可以得到抑制。只要相同大小(amount)的抖动被施加到每个模数转换器的电路路径以及这两个模数转换器120以基本相同的方式响应，则可以通过差分组件130的信号减法将有效地从整体数字输出信号中移除抖动信号，从而不需要特定的滤波来移除该抖动信号。 [0025] 由于二阶效应(second-order effect)会造成从伪差分模数转换器100的抖动输出中消除抖动信号不完全。例如，非线性的互调产物(intermodulation product)可能在每条电路路径(或信号路径)中的输入信号和被施加的抖动信号之间出现。这些互调产物会影响每个模数转换器120的输出上的数字信号值。由于该互调产物由非线性过程产生，因此，对于每个转换器120来说，其幅度(amplitude)可能不相同。因此，在经过差分组件130的减法后，它们给转换器120的输出的贡献不会彼此完全抵消。此外，若这两个模数转换器120的转换增益不完全相同(exactly identical)，则其对抖动信号的响应将略微不同。因此，在经过减法之后，抖动影响不会完全消除。 [0026] 为了减少由于二阶效应导致的残留的抖动信号成分，本发明在被施加到伪差分模数转换器100的每个差分电路路径之前，可以对抖动信号进行滤波。在一些实施例中，滤波器115被配置为高通滤波器，用于对所施加的抖动信号的带内频率成分进行衰减，如衰减大约3dB到10dB。本发明实施例对衰减量不做任何限制，具体实现中可根据实际需求进行设定，如可以将其设定为与滤波器的阶数有关。由于互调产物由非线性过程产生，因此，抖动信号的带内频率成分的少量衰减可以明显减少带内的互调产物。例如，将抖动信号的带内频率成分衰减两倍，则相应的互调产物可以减少八倍。 [0027] 在进一步的详细描述中，每个模数转换器120可以包括集成到半导体基板(semiconductor substrate)上的模拟和数字元件。这两个模数转换器120可以具有相同的结构，换言之，这两个模数转换器120的输出信号分别被抖动信号抖动基本相等的量，以及，这两个模数转换器120可以以相同的方式响应输入信号(例如，对于相同的输入信号，产生幅值基本相同的输出信号)。在一些实施例中，模数转换器120可以为∑-△模数转换器，其可以包括∑-△调制器。用于一阶∑-△模数转换器的调制器200的一种示例在图2中描述。该示例仅用于指导目的，而不意味着对模数转换器120的结构的限制。调制器200包括∑-△模数转换器的前端。在其输入201上接收输入信号(如，模拟信号)，以及，在其输出250上输出脉冲流。一阶调制器环路包括求和节点(summing node)210、积分器(integrator)220、比较器(comparator)230和1位数模转换器(digital-to-analog converter,DAC)240。上述输出通过数模转换器240反馈给求和节点210并在求和节点210上从上述输入信号中减去上述输出。来自输出250的脉冲流可以被传送至计数器(counter，未示出)，该计数器在采样间隔期间对脉冲数量进行计数，以确定对应于被采样的模拟信号的数字信号电平。其它类型的∑-△模数转换器可以包括二阶∑-△模数转换器和三阶∑-△模数转换器。在一些实施例中，模数转换器120可以是基于压控振荡器(voltage-controlled-oscillator,VCO)的ADC。 在一些情况中，从模数转换器120的输出可以是单端输出。模数转换技术领域中的技术人员应当理解：此转换器可以用于伪差分模数转换器100中，以及，可以具有图2所示元件外的附加电路元件。 [0028] 滤波器115可以包括集成的、模拟的高通滤波器。可以使用任何适当的滤波器设计来衰减接收到的信号相对于带外频率成分的带内频率成分。滤波器115可以包括电阻性元件和电容性元件的组合，在一些情况中，可以集成到作为模数转换器(如∑-△模数转换器)的相同基板上。在一些实施例中，滤波器115可以是无源滤波器(passive filter)，而在其它实施例中，滤波器115可以是有源滤波器(active filter)，且包括一个或多个晶体管。 [0029] 差分组件130可以包括用于从第二接收值中减去第一接收值的集成的数字电路。例如，差分组件130可以包括集成到作为模数转换器(如∑-△模数转换器)的相同基板上的逻辑加法器(logic adder)或算术逻辑单元(arithmetic logic unit,ALU)。 [0030] 抖动信号发生器110可以包括任何适当的随机信号发生器或伪随机信号发生器。在一些实施例中，抖动信号发生器可以提供放大的白噪声作为抖动信号。在一些情况中，抖动信号发生器可以包括斜波发生器或三角波(triangular wave)发生器或可变频率源。抖动信号的频率可以在时间上确定性地(deterministically)变化、伪随机地(pseudo-randomly)或随机地(randomly)变化。在一些情况中，用于抖动信号发生器110的电路可以集成到作为模数转换器(如∑-△模数转换器)的相同基板上。在一些实施例中，用于抖动信号发生器的电路可以位于芯片外，以及，模数转换器100可以在抖动信号输入端105上接收抖动信号。 [0031] 伪差分∑-△模数转换器300的另一实施例在图3中描述。如图3所示，模数转换器300可以包括在第一信号路径中的第一模拟求和电路310，用于添加抖动信号到第一信号输入端102的第一模拟输入信号；以及在第二信号路径中的第二模拟求和电路310，用于添加抖动信号到第二信号输入端103的第二模拟输入信号。在本实施例中，可以将已滤波的抖动信号分别添加到在上述两条差分电路路径的每一条电路路径中的求和电路310上的模拟输入信号中。其它的电路元件可以与图1的以上描述相同。根据一些实施例，求和电路310可以各包括模拟的加法放大器(analog summing amplifier)。 [0032] 在一些实施例中，模数转换器100还可以包括：在第一信号路径中的第一缓冲器和在第二信号路径中的第二缓冲器，其中，第一缓冲器用于接收数字的抖动信号以及接收该第一信号输入端的第一模拟输入信号；以及第二缓冲器用于接收该数字的抖动信号以及接收该第二信号输入端的第二模拟输入信号。图4描述了一种伪差分∑-△模数转换器400，被配置为接收一用于抖动模拟输入信号的伪随机位序列(pseudo-random bit sequence,PRBS)。该模数转换器410可以包括在每条差分模拟输入路径中的缓冲器(buffer，也可称作输入缓冲器)410和用于对接收到的PRBS进行滤波的数字滤波器415。该PRBS可以由芯片上的PRBS发生器420产生，或者，由位于芯片外的PRBS发生器或处理器产生。PRBS发生器420用于提供具有伪随机值或随机值的N位字的序列(N>1)。PRBS发生器和数字滤波器由时钟频率fclk进行时钟控制。根据一些实施例，时钟频率fclk小于模数转换器的采样频率fs的一半。 [0033] 根据一些实施例，数字滤波器415用于衰减PRBS抖动信号中相对于带外频率成分的带内频率成分。在一些实施例中，数字滤波器415包括有限脉冲响应(finite-impulse-response,FIR)高通滤波器，不过，其它的滤波器设计也可以在一些情况中使用。在一些实-1 2现中，数字滤波器415具有在直流上有两个零的传递函数H(z)。H(z)＝(1–z )。然后，已滤波的数字值可以被提供给输入缓冲器410。 [0034] 输入缓冲器可以被配置为：基于从数字滤波器415接收到的抖动信号的数字值，对接收到的模拟信号值进行少量抖动。差分组件130上的减法将上述抖动信号从整体输出数字信号中基本移除。输入缓冲器410的一种示例在图5A中描述。在一些实现中，该输入缓冲器可被配置为一种改进的源极跟随电路(如源极跟随器(source follower))。根据一些实施例，输入缓冲器410包括在供给电压Vdd和参考电压Vref之间与固定电流源(fixed current source)510串联连接的晶体管M1。在一些实现中，该参考电压可以为地。晶体管M1可以是任意类型的晶体管，例如，双极面结型晶体管(bipolar junction transistor)、结型场效应晶体管(junction field effect transistor)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor)、鳍式场效应晶体管(fin field effect transistor)等等，以及可以具有任意一种类型(例如，P型或N型)。晶体管的控制端502可以连接于输入端102并接收一模拟的输入信号。缓冲器410的输出端525可以连接于晶体管M1和固定电流源510之间的节点。输入缓冲器410还可以包括可变电流源(variable current source)520，该可变电流源在输出端525和参考电位Vref之间与固定电流源510并联连接。可变电流源520可被配置为从数字输入端505接收N位数字字，该N位数字字用于决定可变电流源提供的电流的大小(amount of current)，换言之，可变电流源输出的电流大小受数字字(即数字抖动信号的数字字)输入的控制，即该可变电流源被该抖动信号的数字字控制。 [0035] 对于图5A中描述的输入缓冲器410，可变电流源520提供的抖动电流Id的量可以表示为： [0036] Id＝D×I0 (1) [0037] 其中，D表示接收到的N位字的值，以及，Io表示可变电流源提供的电流的最小增量。因此，添加到输出端525的抖动信号的大小ΔV大约等于： [0038] [0039] 其中，gm是晶体管M1的跨导(transconductance)。只要抖动信号被同样地添加到这两条模拟电路路径上，以及随后被差分组件130消除，则抖动信号本身不需要为精确信号。因此，可变电流源520可以由简单的模拟电路元件构成(例如，CMOS晶体管和电阻)。 [0040] 图5B示出了输入缓冲器410的另一实施例，用于抖动伪差分模数转换器400的差分模拟输入信号。在一些实施例中，输入缓冲器410还可以包括具有增益A的放大器530，提供从输出端525至该放大器的反相输入(inverting input)端的反馈。模拟信号可以施加到非反相输入端502。换言之，放大器530的非反相输入端502用于接收输入的模拟信号，放大器530的反相输入端用于接收输入缓冲器410的输出端525反馈过来的信号，放大器530的输出端耦接于晶体管M1的控制端。具有图5B的放大器530和反馈配置，可以调整(tune)抖动信号的量ΔV。对于此电路配置，添加到输出端525的抖动信号的大小ΔV大约等于： [0041] [0043] 根据一些实施例，数控的(digitally-controlled)可变电流源520的示例在图6中描述。可变电流源可以包括多个开关晶体管M2，每一个与固定电流源串联连接。每个固定电流源可以包括与电阻串联连接的晶体管M3。对于每个固定电流源，电阻Rn的值可以变化。例如，每个电阻的值可被选择，以使得流入每个固定电流源的电流由id/2m给出，其中，m＝0,1,2,3,…。根据此电路，在数字输入610上接收到的数字字(如最高有效位MSB、最低有效位LSB)将选择性地激活晶体管M2，以提供与该接收到的数字字呈比例的总电流。数控电流源的其它实施例可以在输入缓冲器410的一些实施例中使用。 [0044] 文中所用术语“基本”、“大约”或“大致”是指在可接受的范围内，本领域技术人员能够解决上述技术问题，基本达到上述技术效果。举例而言，“大约等于”是指在不影响结果正确性时，技术人员能够接受的与“完全等于”有一定误差的方式。例如，在一些实施例中，术语“大约”和“大致”可以意味着位于目标维度(target dimension)的±20％内；在另一些实施例中，可以意味着位于目标维度的±10％内；在另一些实施例中，可以意味着位于目标维度的±5％内；而在另一些实施例中，可以意味着位于目标维度的±2％内。术语“大约”和“大致”还可以包括该目标维度。具体地，本发明实施例不做限制，具体实现中可根据实际需求进行设定。 [0045] 本文所描述的技术可体现为一种方法，该方法的至少一些动作(act)已经得到描述。表现为该方法的一部分的这些动作可以以任何适当的方式有序执行。因此，可以构造一些实施例，在这些实施例中，上述动作可以以不同于上述描述的顺序执行。虽然在所描述的实施例中描述为连续的动作，但一些动作可以同时执行。此外，在一些实施例中，该方法可以包括比所描述的动作更多的动作；在另一些实施例中，可以包括比所描述的动作更少的动作。举例而言，用于将模拟信号转换为数字信号的方法包括以下步骤：在第一输入端(如102)上接收第一模拟信号；在第二输入端(如103)上接收第二模拟信号；将基本上相同的抖动量分别施加到该第一模拟信号和该第二模拟信号，以产生第一抖动模拟信号和第二抖动的模拟信号；将该第一抖动模拟信号施加到第一ADC(如与第一输入端102连接的120)，以及，该第一ADC输出第一数字输出信号；将该第二抖动模拟信号施加到第二ADC(如与第二输入端103连接的120)，以及，该第二ADC输出第二数字输出信号。此外，该方法还可以对来自该第一ADC的第一数字输出信号和来自该第二ADC的第二数字输出信号求差异，以获得一整体数字输出信号。此外，该方法还可以对用于抖动该第一模拟信号和该第二模拟信号的抖动信号进行滤波，其中，该滤波包括高通滤波，以衰减该抖动信号在该第一ADC和该第二ADC的转换频带内的频率成分，使得滤波后的抖动信号耦接于第一信号路径和第二信号路径。 特别地，可以使用数字有限脉冲响应滤波器对该抖动信号进行滤波。在一些实施例中，对第一模拟信号和第二模拟信号施加基本上相同的抖动量包括：将基本相同的抖动信号分别与该第一模拟信号和该第二模拟信号求和。在另一些实施例中，对第一模拟信号和第二模拟信号施加基本上相同的抖动量包括：在第一缓冲器(如与第一输入端102连接的410)上接收该第一模拟信号；在该第一缓冲器上接收该抖动信号的数字字；基于该数字字调整该第一缓冲器的输出信号，以产生该第一抖动模拟信号；在第二缓冲器(如与第二输入端103连接的410)上接收该第二模拟信号；在该第二缓冲器上接收该相同的数字字；基于该数字字调整该第二缓冲器的输出信号，以产生该第二抖动模拟信号。 [0046] 综上所述，本发明提供了一种用于减少模数转换器(如∑-△模数转换器)中的寄生噪声音调的差分模数转换器(特别地，伪差分模数转换器)和方法。可以将抖动信号添加到该差分模数转换器的两个差分输入信号中。该抖动信号可以由伪随机位序列发生器产生，以及可以被分别施加到该差分模数转换器的两条信号路径上的两个输入缓冲器，其中，该输入缓冲器将该抖动信号添加到所接收到的差分模拟输入信号。已被抖动的信号可以被两个独立的模数转换器(如120)数字化，然后，将这两个数字化后的输出信号相减，从而获得一整体数字输出信号，且上述抖动信号从该整体数字输出信号中移除。 [0047] 在不脱离本发明的精神以及范围内，本发明可以其它特定格式呈现。所描述的实施例在所有方面仅用于说明的目的而并非用于限制本发明。本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。本领域技术人员皆在不脱离本发明之精神以及范围内做些许更动与润饰。 |
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