專利名稱：具有高吞吐性能的閉環(huán)放大的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路的設(shè)計，更確切的，本發(fā)明涉及用來實施具有高吞吐性能的閉環(huán)放大的方法和裝置。
背景技術(shù)：
通常會使用具有反饋路徑的運(yùn)算放大器來實施閉環(huán)放大，所述的閉環(huán)路徑按照熟知的方式連接了(運(yùn)算放大器的)輸出端口與輸入端口。正如相關(guān)技術(shù)中所熟知的，閉環(huán)放大會被用在進(jìn)一步處理模擬信號的情況中(例如在通信技術(shù)、顯示技術(shù)中)。
在相關(guān)技術(shù)中，人們還知道運(yùn)算放大器一般都具有很高的增益。高增益通常減小與使用增益無窮的運(yùn)算放大器的理想閉環(huán)放大器的輸出之間的差別。
使用高增益運(yùn)算放大器所帶來的一個問題就在于得到的電路一般不能在高速下工作(也就是說提供了低的吞吐性能)。而高速對于輸入信號需要被快速處理的情況是特別重要的。
至少是由于這一原因，我們最好能夠?qū)崿F(xiàn)具有高吞吐性能的閉環(huán)放大。


本發(fā)明將通過參考下列附圖來進(jìn)行說明。
圖1是利用增益有限的運(yùn)算放大器所實施的閉環(huán)放大器的電路圖。
圖2中的框圖示出了模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的一般操作。
圖3中的框圖示出了用來實施流水線ADC的多級的細(xì)節(jié)。
圖4中的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的ADC的一級的詳細(xì)邏輯圖。
圖5中的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面與一個校正電路一起實施的ADC的細(xì)節(jié)。
圖6中的框圖示出了一個可以實施本發(fā)明多個方面的示例系統(tǒng)。
在附圖中，相似的附圖標(biāo)記一般代表相同、功能相似和/或結(jié)構(gòu)相似的元件。一個元件首次出現(xiàn)的附圖的編號會體現(xiàn)在相應(yīng)附圖標(biāo)記的最左邊一位數(shù)字上。
具體實施例方式
1.綜述本發(fā)明的一個方面所提供的校正電路能夠?qū)﹂]環(huán)放大電路中由于使用增益有限的運(yùn)算放大器所帶來的誤差進(jìn)行校正。該閉環(huán)放大電路所輸出的信號水平會比使用增益無限的理想放大器的輸出信號水平低。相應(yīng)的，校正電路會對增益有限的運(yùn)算放大器的輸出作進(jìn)一步放大(增益大于1)。
通過這樣的校正，就可以得到與使用增益無限的運(yùn)算放大器的理想閉環(huán)放大電路(基本)相同的輸出。
在一個實施例中，所述閉環(huán)放大電路是用低增益的運(yùn)算放大器來實施的。由于增益低，所以放大電路會有很高的吞吐性能。然而，低增益也會導(dǎo)致相應(yīng)的高誤差，該誤差將會用校正電路來校正。這樣，一種實施方式就能夠在提供高吞吐性能之外，以相當(dāng)小的誤差來運(yùn)作。
一般的，校正電路的實施需要對誤差進(jìn)行估計。下文將通過多個例子來描述誤差是如何被估計以及校正是如何進(jìn)行的。
下面將通過參考多個實施例來描述本發(fā)明的多個方面。需要理解的是，這里的多種具體細(xì)節(jié)、關(guān)系以及方法是用來全面理解本發(fā)明的。然而，熟悉相關(guān)技術(shù)的人士都知道本發(fā)明的實施并不一定要包括這里的一個或多個細(xì)節(jié)，它也可以用別的方法來實施。在其它的情況下，為了不使注意力偏離本法明，就沒有對熟知的結(jié)構(gòu)或操作進(jìn)行詳細(xì)描述。
2.在放大因子等于1時估計誤差在圖1所示的閉環(huán)放大電路例子的電路圖中，可以利用具有有限增益的運(yùn)算放大器來估計誤差。閉環(huán)放大器100會接收輸入信號101，產(chǎn)生輸出信號199。所示的閉環(huán)放大器100包括運(yùn)算放大器110和一個反饋回路150。
假設(shè)通過使用有限增益為A的運(yùn)算放大器110使得閉環(huán)放大器100的放大因子為1。輸入信號101(Vin)被作為閉環(huán)放大器100的輸入，輸出信號199(Vout)被作為閉環(huán)放大器100的輸出。輸出信號Vout可以用輸入(等于Vin減去Vout)和A表示成下面方程(1)所示的形式。
Vout＝(Vin-Vout)×A 方程(1)其中，‘-’和‘×’分別代表減法和乘法運(yùn)算。
輸出信號Vout可以用有限增益A和Vin(重新整理方程(1))表示成方程(2)。
Vout＝Vin×(A/(1+A)) 方程(2)其中，‘/’和‘+’分別代表除法和加法運(yùn)算。
將方程(2)的分子和分母都除以A，其結(jié)果就是下面的方程(3)。
Vout＝Vin/(1+(1/A)) 方程(3)如果(1/A)遠(yuǎn)比1小，那么方程(3)中的因子1(1+(1/A))就近似等于(1-(1/A))。將這一近似代到方程(3)中，就得到了下面的方程(4)Vout＝Vin×(1-(1/A))方程(4)從方程(4)可以看出，輸出信號199(Vout)并不等于Vin，而是與Vin相差一個上述方程所表達(dá)的值。如方程(4)所示，可以將輸出信號Vout除以一個因子(1-(1/A))來對其進(jìn)行校正。
下面將繼續(xù)描述用這樣的除法所(必須)校正的誤差的量。如方程(5)所示，偏差(誤差)等于輸出信號199(Vout)與所期望的輸出(當(dāng)閉環(huán)放大器的放大因子為1時，輸出信號199就會等于Vin)之間的差值。
Error＝Vout-Vin方程(5)
可以通過替換方程(5)中的Vout(如方程(3)所示)來獲得用Vin和運(yùn)算放大器增益A來表示的誤差。這樣就得到方程(6)(由于對本發(fā)明的理解而言不需要，所以就沒有示出誤差的符號)。
Error＝Vin×(1-(1/A))-Vin＝Vin/A 方程(6)方程(6)表明誤差可以通過增大A的值來得到降低，但正如前文所述，增大A會降低吞吐量性能，所以這是不希望的。
相應(yīng)的，在本發(fā)明的實施例中，輸出的誤差是通過除以(1-(1/A))來校正的。根據(jù)方程(4)，所得到的校正的輸出就會等于輸入信號Vin，從而就得到了所需的增益1。正如下文通過參考圖5所描述的，可以將閉環(huán)放大器100的輸出轉(zhuǎn)化成數(shù)字值，然后處理這些數(shù)字值，就可以在數(shù)字域中實現(xiàn)進(jìn)行所述除法的校正電路。
盡管在上述分析所描述的情況中，所希望的放大因子等于1，但在其它的情形中，所期望的放大因子也可能不是1。如下文所詳細(xì)描述的，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)就是一個需要放大因子大于1的例子。
3.ADC圖2中的框圖示出了一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的基本操作。ADC250在201處接收模擬信號，然后將采樣的模擬信號轉(zhuǎn)換成P比特的數(shù)字碼。該P(yáng)比特被提供在線499-1到499-P。為了解釋的方便，下文中的P被假設(shè)為12。
由于熟知的原因，ADC通常用多級來實現(xiàn)，這在比特數(shù)(P)很大時更是如此。下文將通過參考圖3來描述包括了所述多級的實施例。
圖3是表示了一個實施例中ADC250的具體細(xì)節(jié)的框圖。ADC400包括多級310、340、350和380。每一級都會產(chǎn)生一個子碼(假設(shè)每個有K比特)，如下所述，這些子碼將會被用來產(chǎn)生所述P比特數(shù)字碼。
在一個實施例中，每個K比特碼包括一個用于誤差校正的“附加比特”。例如，假設(shè)P＝12，每一級產(chǎn)生4比特碼，其中的第4比特是用于誤差校正的。通常，第4比特的權(quán)重是每個子ADC所需要產(chǎn)生的(12比特中的)另3個比特中最不重要的比特的一半。
除了最后一級450以外，每一級都會產(chǎn)生代表了((Vi-Vdac)×Gain)的輸出信號，其中Vi代表模擬信號的電壓值，Vdac等于((sub-code×Vref)/2k-1)，增益等于2k-1，-代表減法運(yùn)算，×代表乘法運(yùn)算。下面將通過參考圖4來詳細(xì)描述實現(xiàn)每一級的方式。
4.級圖4中的框圖表示了一個實施例中一級310的實施細(xì)節(jié)的邏輯圖。為了進(jìn)行描述，這里的說明是通過參考級310來進(jìn)行的。ADC250剩下的幾級(340、350和380)也可以用類似的方式來實施。級310包括子-ADC410、DAC440以及閉環(huán)放大器450。下面將簡要描述其中的每一塊。
子-ADC410會將從路徑201上所接收的模擬信號轉(zhuǎn)換成包括K比特的子碼。為了描述方便，K被選成提供在路徑260-A到260-D的4比特?？梢杂弥T如flash ADC、SAR ADC、Sigma-delta ADC等熟知的技術(shù)來實施子-ADC410。
DAC440會將從路徑260-A到260-D所接收的子碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號。子-ADC410和DAC440都可以使用相同的參考電壓(未示出)。通常，DAC440需要被精確的實施以使得DAC440的輸出能夠準(zhǔn)確的代表對應(yīng)了子碼值的參考電壓的一部分。DAC440也可以用熟知的方式來實施。
減法器451會產(chǎn)生模擬信號201與路徑445上的模擬信號之間的差。該電壓差會從路徑455輸入到閉環(huán)放大器450中。在一個已知的實施例中，實施減法器451和DAC440所用的電容器會在時鐘周期的一個階段(取樣階段)被充電到輸入信號電壓，而在另一階段(保持階段)被放大器550所放大。
閉環(huán)放大器450會對從路徑455上接收到的輸出進(jìn)行放大，從而產(chǎn)生下一級(也就是級340)的輸入。放大因子需要等于2K-1。下面將詳細(xì)描述怎樣用低增益的運(yùn)算放大器來準(zhǔn)確實現(xiàn)這樣的放大。
5.閉環(huán)放大器閉環(huán)放大器450包括增益有限的運(yùn)算放大器460、參考阻抗470、以及反饋阻抗R480。模擬信號201被接到運(yùn)算放大器460的非反相端。在下面的描述中，阻抗470和480被分別假設(shè)等于Z1和Z2。
在像理想運(yùn)算放大器這樣的實施例中，Z2對Z1的比值設(shè)為(2K-1-1)，閉環(huán)放大器450所提供的放大因子等于(1+(Z2/Z1))所代表的2K-1。阻抗470可以被方便的稱為參考阻抗以與反饋阻抗相區(qū)別。如果參考阻抗是提供在輸入信號的路徑上的，那么它就可以被稱為輸入阻抗。
由于運(yùn)算放大器460的低增益，送到下一級的輸入信號(提供在路徑314上)就可以很快產(chǎn)生。然而，如上所述，使用低增益會給閉環(huán)放大器450的輸出帶來誤差。本發(fā)明的一個方面就是要減小/去除這樣的誤差。下面將通過例子來描述怎樣估計這些誤差。
6.放大因子大于1時的誤差分析為了方便解釋，我們假設(shè)DAC440的輸出電壓為Vdac，模擬信號201為Vin。在閉環(huán)放大器450中由于使用有限增益的運(yùn)算放大器所引入的誤差將按照下面所述的方式來確定。
如方程(7)所示，理想的輸出Voexp(假設(shè)是增益無窮大的理想運(yùn)算放大器)等于放大因子與閉環(huán)放大器450輸入的乘積。
Voexp＝(Vin-Vdac)×(1+(Z2/Z1))方程(7)阻抗Z2對Z1的比值提供了閉環(huán)放大器450的實際放大因子。例如，可以將Z2選擇為15×Z1(×是一個乘法運(yùn)算符)，從而得到實際放大因子16。實際輸出電壓Voactual被示于下面的方程(8)。
Voactual＝Voexp/(1+((1+(Z2/Z1))/A))方程(8)由閉環(huán)放大器的有限增益所導(dǎo)致的誤差就等于Voactual(方程(8))與理想輸出(方程(7))的差別。
Error＝Voactual-Voexp＝Voexp(1+(Z2/Z1))/A 方程(9)根據(jù)方程(9)，可以通過將所產(chǎn)生的輸出乘以(1+factor)來校正誤差，其中的factor等于Factor＝(1/A)(1+(Z2/Z1)) 方程(10)如果所期望的放大因子(F)等于(1+Z2/Z1)，那么factor就可以重新寫成下面的方程Factor＝(F/A) 方程(11A)在上述分析中，我們假設(shè)增益A是恒定不變的。然而，由于操作環(huán)境會有多種改變，所以在實際的實施中增益也會變化。假設(shè)增益會從A1變到A2，那么factor的值就可以重新寫成Factor＝(1/A1+1/A2)×(1+Z1/Z2)/2 方程(11B)根據(jù)實際的增益值，使用這樣的一個固定的factor就會出現(xiàn)欠校正或者過校正。然而，與不校正的實施方式相比，根據(jù)本發(fā)明的多個方面的校正可以提供更加準(zhǔn)確地輸出結(jié)果。需要注意的是，當(dāng)放大因子A不改變時，方程(11B)就會變成方程(11A)。
如上所述，實際的輸出可能小于期望的輸出。如果放大因子按上述方式增大，實際輸出Voactual就會等于期望的輸出。下面將用多個實施例來解釋怎樣在使用低增益放大器的情況下進(jìn)行校正。
5.模擬校正如上所述，閉環(huán)放大器450的實際輸出Voactual(在路徑314上)需要被放大一個附加的值。在一個實施例中，可以通過改變阻抗470(Z1)和/或480(Z2)的值來實現(xiàn)放大。為了方便描述，我們假設(shè)Z1保持不變，而對應(yīng)480的新阻抗(Z2new)將按照下面的方程(12)來計算。
Z2new＝Z2(1+Factor) 方程(12)其中，factor是按照上述的方程(11A和11B)來定義的。
那么，電阻Z2new與Z1之間的比值就是Z2new/Z1＝(Z2/Z1)(1+Factor) 方程(13A)如果(Z2/Z1)等于(理想放大因子-1)，那么兩個阻抗之間的理想比值就是Z2new/Z1＝(F-1)(1+Factor) 方程(13B)其中，F(xiàn)對整個閉環(huán)電路都等于理想放大因子。
在上述的實施例中，Vin等于3.5伏、Vdac等于3.40伏、運(yùn)算放大器460的增益等于10,000、放大因子等于16(Z2等于15千歐，Z1等于1千歐)。所述factor的值(根據(jù)方程11A和11B)等于0.0016。假設(shè)Z2保持不變(也就是Z2＝Z2new＝15千歐)，那么Z1new(利用方程(13))就等于0.9984千歐。
在一個實施例中，阻抗470和480被實現(xiàn)為可以選擇性的啟用/禁止的多個電容器。這些電容器可以被并聯(lián)，還可以具有不同的電容值?？梢赃x擇性的啟動/禁止一些電容器(在470和480中的一個或兩個中)來獲得理想的Z2new/Z1(上述方程13A和13B)的比值。用來啟動/禁止所述電容器的電路組成了校正電路的一部分。通過閱讀這里所公開的內(nèi)容，熟悉技術(shù)的人將會清楚對特定的阻抗(470和480)該使用何種校正電路。
根據(jù)方程(13A)，由于閉環(huán)放大電路的放大倍數(shù)等于(1+480的阻抗/470的阻抗)，所以可以發(fā)現(xiàn)，與沒有校正的情況相比，校正后的放大倍數(shù)會更大(增大Factor倍)。這個更大的放大倍數(shù)就可以補(bǔ)償由于使用增益有限的運(yùn)算放大器460所導(dǎo)致的低增益，從而，校正后的閉環(huán)放大器450的輸出就等于使用理想放大器的閉環(huán)放大器450的理想輸出。
這樣，通過改變阻抗Z1和/或Z2，就可以在保持高吞吐量的情況下對運(yùn)算放大器460的有限增益所帶來的誤差進(jìn)行校正。下面將通過參考例子來描述在另一個實施例對每一級所產(chǎn)生的子碼進(jìn)行校正的情況。
6.數(shù)字校正圖5中的框圖表示了根據(jù)本發(fā)明的一個方面對圖2中ADC250的不同級所產(chǎn)生的子碼進(jìn)行校正的情況。該框圖包括ADC250和校正電路550。下面將要描述與本發(fā)明的一個方面相關(guān)的每個塊。
如上所述，ADC250的每一級都會產(chǎn)生包含K比特的子碼。假設(shè)ADC250是用產(chǎn)生P比特輸出的N級來實現(xiàn)的(每一級解算P比特中的K比特)，那么其輸出就可以同下面的方程(14)來表示。
校正前的數(shù)字碼＝(2K-1)N-1×V1+(2K)N-2×V2+...VN方程(14)其中V1對應(yīng)了級1所產(chǎn)生的K比特(MSB)，V2是級2所產(chǎn)生的K比特的值，VN是級N所產(chǎn)生的K比特(LSB)的值。
假設(shè)只對第一級的輸出進(jìn)行校正，那么就可以通過計算下列數(shù)字碼來獲得理想校正。
校正碼＝(2K-1)N-1×V1+{(1+Factor)((2K-1)N-2×V2+...+VN)} 方程(15)其中，F(xiàn)actor是按上述方程10來定義的。
考慮到級310的輸出與使用理想放大器的情況相比是欠放大(增益小)的，這樣就可以直觀的理解方程(15)。換句話說，如果沒有方程(15)所對應(yīng)的校正，那么后續(xù)級所產(chǎn)生的子碼將會低于理想校正值。方程(15)中乘以(1+Factor)就抵消了這一效應(yīng)，從而就可以減小/消除誤差。
總的準(zhǔn)確度一般更加依賴于前幾級的誤差校正。所以，方程(15)只是給第一級進(jìn)行誤差校正的情況。根據(jù)所需要的準(zhǔn)確度，方程15中的數(shù)學(xué)運(yùn)算也可以被擴(kuò)展到后續(xù)級的誤差校正中。
這樣，還是根據(jù)圖5，校正電路550就僅需進(jìn)行一次數(shù)學(xué)運(yùn)算(例如方程(15))來校正誤差。這樣，各級所產(chǎn)生的子碼可以被接收，從而所需的數(shù)學(xué)運(yùn)算可以被用在子碼上進(jìn)行誤差校正。
相應(yīng)的，根據(jù)本發(fā)明的多個方面就可以實現(xiàn)具有高吞吐性能的閉環(huán)放大。下面將繼續(xù)描述實施了本發(fā)明多個特征的示例系統(tǒng)。
7.示例系統(tǒng)圖6中的無線基站系統(tǒng)600的框圖就表示了實施本發(fā)明的一個示例系統(tǒng)。為了方便描述，無線基站系統(tǒng)600被假設(shè)用來發(fā)送移動電話等的信號。然而，本發(fā)明的多個方面還可以被實施在其它通信系統(tǒng)中(例如，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、移動電話等)。
無線基站系統(tǒng)600包括天線601、濾波器610和640、混頻器620、本地振蕩器630、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)650、變壓器670、傳輸線680、以及數(shù)字信號處理器(DSP)690。下面將詳細(xì)描述每個部件。
天線601會接收來自移動電話或者其它無線基站的多種信號。所接收的信號會被提供到濾波器610。濾波器610可以用一個相應(yīng)的傳輸函數(shù)來產(chǎn)生具有感興趣頻率的信號。所產(chǎn)生的信號會在路徑612上被提供給混頻器620。
本地振蕩器630會產(chǎn)生固定頻率的信號，并且會將該固定頻率的信號提供在路徑632上。固定頻率的信號(路徑632上的)可以用鎖相環(huán)、晶體等熟知的方式來產(chǎn)生。
混頻器620可以將一個高頻信號轉(zhuǎn)換成具有期望頻率的信號。在一個實施例中，1575MHz的信號被轉(zhuǎn)換成4MHz的信號?；祛l器620會將從路徑612接收的被濾波信號以及從路徑632上接收的固定頻率信號作為輸入，然后在路徑624上提供具有期望頻率的信號。
濾波器624會對從路徑624接收到的信號進(jìn)行濾波，從而去除可能的噪聲。通常，混頻器會產(chǎn)生噪聲，從而混頻器的輸出就包括了含有期望頻率信號在內(nèi)的多種噪聲分量。濾波器640會在路徑647上只提供具有期望頻率的信號。混頻器620、本地振蕩器630以及濾波器640都可以用熟知的方式來實施。
變壓器670將從路徑647上接收到的信號進(jìn)行放大，從而產(chǎn)生被放大的信號。該被放大的信號可以在路徑675上被提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)650。
ADC650會使用從路徑665上所接收的參考電壓來把從路徑675上所接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字碼。該數(shù)字信號可以通過傳輸線680被提供給DSP690。ADC650可以用與上述ADC250相似的方式來實施。DSP690會接收數(shù)字碼來提供多種應(yīng)用(例如電話、數(shù)據(jù)應(yīng)用)。
這樣，上述的本發(fā)明的多個方面就可以被用來提供具有高吞吐性能的閉環(huán)放大。
8.結(jié)論盡管上文已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個實施例，但應(yīng)該理解它們只是示例性的，而不是限制性的。所以，本發(fā)明的范圍不應(yīng)該由上述的實施例來限定，而應(yīng)該由下面的權(quán)利要求書及其等價內(nèi)容來限定。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括包含一個增益有限的運(yùn)算放大器的一個閉環(huán)放大器電路；以及一個對所述閉環(huán)放大器的輸出中的誤差進(jìn)行校正的校正電路，其中所述校正電路包括具有第一比值的一個反饋阻抗和一個參考阻抗，其中所述第一比值是根據(jù)所述誤差調(diào)整一個期望放大因子來確定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于所述第一比值等于((F-1)(1+factor))，其中F等于所述閉環(huán)放大器電路的所述期望放大因子，所述factor等于((1/A1+1/A2)×(1+Z1/Z2)/2)，其中所述有限增益在A1和A2之間變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于所述閉環(huán)放大電路接收一個模擬輸入信號，并產(chǎn)生一個模擬輸出信號作為所述輸出，所述集成電路還包括一個將所述模擬輸出信號的采樣轉(zhuǎn)換成中間數(shù)字碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中所述校正電路通過對所述中間數(shù)字碼進(jìn)行一個數(shù)學(xué)運(yùn)算來校正所述誤差，以產(chǎn)生一個校正數(shù)字碼，該校正數(shù)字碼代表校正了所述誤差的所述輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于所述校正電路將所述輸出除以(1-1/A)來校正所述誤差，其中A等于所述有限增益。
5.一種集成電路，其特征在于包括包含一個增益有限的運(yùn)算放大器的一個閉環(huán)放大器電路；以及一個對所述閉環(huán)放大器的輸出中的誤差進(jìn)行校正的校正電路，其中所述閉環(huán)放大器電路接收一個模擬輸入信號，并產(chǎn)生一個模擬輸出信號作為所述輸出，所述集成電路還包括一個將所述模擬輸出信號的采樣轉(zhuǎn)換成中間數(shù)字碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中所述校正電路通過對所述中間數(shù)字碼進(jìn)行一個數(shù)學(xué)運(yùn)算來校正所述誤差，以產(chǎn)生一個校正數(shù)字碼，該校正數(shù)字碼代表校正了所述誤差的所述輸出，以及其中所述中間數(shù)字碼包括多個子碼(V1、V2、...Vn)，所述多個子碼(V1、V2、...Vn)由所述ADC中包含的相應(yīng)多個子ADC所產(chǎn)生，其中所述閉環(huán)放大電路被包含在產(chǎn)生所述V1的第一級中，所述數(shù)學(xué)運(yùn)算包括(V2...Vn)所形成的一個值乘以(1+Factor)，其中Factor等于(F/A)，A等于所述有限增益。
6.一種將模擬信號的采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，所述ADC包括多個級，所述多個級中的每一級產(chǎn)生多個子碼中的一個相應(yīng)子碼，所述多個子碼中的每一個包含至少一個比特，其中所述多個子碼被用來產(chǎn)生所述數(shù)字碼，所述多個級中的至少一級包括一個子-ADC，其接收一個輸入信號然后產(chǎn)生代表所述輸入信號的強(qiáng)度的所述多個子碼中的一個相應(yīng)子碼；一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，將所述多個子碼中的所述相應(yīng)子碼轉(zhuǎn)換成一個相應(yīng)的中間信號；一個減法器，從所述輸入信號中減去所述相應(yīng)中間信號以產(chǎn)生一個減法器輸出；以及包含一個增益有限的運(yùn)算放大器的一個閉環(huán)放大器，所述閉環(huán)放大器放大所述減法器輸出以產(chǎn)生下一級的所述輸入信號；以及一個對所述閉環(huán)放大器的輸出中的誤差進(jìn)行校正的校正電路，其中所述校正電路包括具有第一比值的一個反饋阻抗和一個參考阻抗，其中所述第一比值是根據(jù)所述誤差調(diào)整一個期望放大因子來確定的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ADC，其特征在于所述第一比值等于((F-1)(1+factor))，其中F等于所述閉環(huán)放大器的所述期望放大因子，所述factor等于((1/A1+1/A2)×(1+Z1/Z2)/2)，其中所述有限增益在A1和A2之間變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ADC，其特征在于所述閉環(huán)放大電路接收一個模擬輸入信號，并產(chǎn)生一個模擬輸出信號作為所述輸出，所述ADC還包括一個將所述模擬輸出信號的采樣轉(zhuǎn)換成中間數(shù)字碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中所述校正電路通過用所述中間數(shù)字碼進(jìn)行一個數(shù)學(xué)運(yùn)算來校正所述誤差，以產(chǎn)生一個校正數(shù)字碼，該校正數(shù)字碼代表校正了所述誤差的所述輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ADC，其特征在于所述中間數(shù)字碼包括多個子碼(V1、V2、...Vn)，所述多個子碼(V1、V2、...Vn)由相應(yīng)多個子ADC所產(chǎn)生，其中所述閉環(huán)放大電路被包含在產(chǎn)生所述V1的第一級中，以及所述數(shù)學(xué)運(yùn)算包括對(V2...Vn)所形成的一個值乘以(1+Factor)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ADC，其特征在于所述校正電路將所述輸出除以(1-1/A)來校正所述誤差，其中A等于所述有限增益。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ADC，其中所述子ADC包括一個flash ADC。
12.一種裝置，包括一個將模擬信號的采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，所述ADC包括多個級，所述多個級中的每一級產(chǎn)生多個子碼中的一個相應(yīng)子碼，所述多個子碼中的每一個包含至少一個比特，所述多個級中的至少一級包括一個子-ADC，其接收一個輸入信號并產(chǎn)生代表了所述輸入信號的強(qiáng)度的所述多個子碼中的一個相應(yīng)子碼；一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，其將所述多個子碼中的所述相應(yīng)子碼轉(zhuǎn)換成一個相應(yīng)的中間信號；一個從所述輸入信號中減去所述相應(yīng)中間信號以產(chǎn)生一個減法器輸出的減法器；以及包含一個增益有限的運(yùn)算放大器的一個閉環(huán)放大器，所述閉環(huán)放大器放大所述減法器輸出以產(chǎn)生下一級的所述輸入信號；以及一個對所述閉環(huán)放大器的輸出中的誤差進(jìn)行校正的校正電路，其中所述校正電路包括具有第一比值的一個反饋阻抗和一個參考阻抗，其中所述第一比值是根據(jù)所述誤差調(diào)整一個期望放大因子來確定的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述有限增益是低的，從而所述ADC操作提供高的吞吐性能，以及其中所述校正電路降低使用所述低的有限增益的運(yùn)算放大器所帶來的所述誤差。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述有限增益至少小于6×(N-1)，其中N代表所述數(shù)字碼中所包含的比特數(shù)目。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述第一比值等于((F-1)(1+factor))，其中F等于所述閉環(huán)放大器的所述期望放大因子，所述factor等于((1/A1+1/A2)×(1+Z1/Z2)/2)，其中所述有限增益在A1和A2之間變化。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述閉環(huán)放大電路接收一個模擬輸入信號，并產(chǎn)生一個模擬輸出信號作為所述輸出，所述ADC還包括一個將所述模擬輸出信號的采樣轉(zhuǎn)換成中間數(shù)字碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中所述校正電路會通過用所述中間數(shù)字碼進(jìn)行一個數(shù)學(xué)運(yùn)算來校正所述誤差，以產(chǎn)生一個校正數(shù)字碼，該校正數(shù)字碼代表校正了所述誤差的所述輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述中間數(shù)字碼包括多個子碼(V1、V2、...Vn)，所述多個子碼(V1、V2、...Vn)由相應(yīng)多個子ADC所產(chǎn)生，其中所述閉環(huán)放大電路被包含在產(chǎn)生所述V1的第一級中，以及所述數(shù)學(xué)運(yùn)算包括對(V2...Vn)所形成的一個值乘以(1+Factor)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述校正電路將所述輸出除以(1-1/A)來校正所述誤差，其中A等于所述有限增益。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述裝置包括一個無線基站。
全文摘要
本發(fā)明在閉環(huán)放大電路中使用了低增益運(yùn)算放大器，本發(fā)明會對由于使用低增益運(yùn)算放大器所帶來的誤差(也就是與使用無限增益運(yùn)算放大器的理想閉環(huán)放大器的輸出的差別)進(jìn)行校正。在于模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)(250)相關(guān)的一個實施例中，ADC所產(chǎn)生的數(shù)字碼(360)被加以數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而產(chǎn)生對應(yīng)了模擬采樣的校正碼(260)。
文檔編號H03M1/10GK1617442SQ20041009299
公開日2005年5月18日 申請日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月13日
發(fā)明者韋斯弗絲瓦萊亞·A.·潘塔克塔, 桑迪普·K.·奧斯瓦爾 申請人:得州儀器公司