專利名稱：一種時間交織量化的長環(huán)路延時連續(xù)時間三角積分調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用時間交織量化器的長延時長環(huán)路延時連續(xù)時間三角積分調(diào)制器。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的發(fā)展和摩爾定律的不斷自我實現(xiàn)，現(xiàn)代模擬和模數(shù)混合的電路的采樣率迅速提高、處理電路的帶寬也不斷變大。在此機遇下，傳統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用領(lǐng)域也發(fā)生了重要變化，例如連續(xù)時間三角積分調(diào)制器，在傳統(tǒng)的模數(shù)混合電路中盡可以支持幾十k級的帶寬，但目前已經(jīng)可以發(fā)展到幾十兆(M)的帶寬。圖1顯示了傳統(tǒng)連續(xù)時間三角積分調(diào)制器的架構(gòu)，包括由運算放大器構(gòu)成的環(huán)路傳遞濾波器(101)、具有一定環(huán)路延時的量化器(102)和高線性度的數(shù)模數(shù)模轉(zhuǎn)換器(103)。制約之一能效發(fā)展的主要因素在于環(huán)路允許的最大環(huán)路延時，在傳統(tǒng)架構(gòu)中，一般不允許超過一個周期。在電路實現(xiàn)中，一般會采用O. 5個周期的實現(xiàn)方式，如圖1中的時序圖所示，量化器在上升沿采樣環(huán)路傳遞濾波器101輸出、在高電平的時間內(nèi)完成模擬信號到數(shù)字信號的量化，然后再下降沿將量化結(jié)果——數(shù)字碼輸入至數(shù)模轉(zhuǎn)換器103。該過程也可互換高低電平在低電平過程中完成量化。一般地，該環(huán)路延時周期為O. 5個采樣周期。若大于這一條件，系統(tǒng)將出現(xiàn)性能下降、甚至是環(huán)路振蕩等現(xiàn)象，影響轉(zhuǎn)換結(jié)果。在如此小的延時范圍內(nèi)，僅有全并行(flash)架構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)環(huán)路，但其能效非常低。為解決低能效問題，本發(fā)明提出了可以實現(xiàn)長環(huán)路延時的系統(tǒng)環(huán)路機器實現(xiàn)架構(gòu)，如圖2所示。該長環(huán)路延時架構(gòu)與圖1相比的區(qū)別在于數(shù)模轉(zhuǎn)換器203在量化器202采樣后的隔了一個周期和一個高電平之后，即1. 5個周期，才將采樣信號的量化值恢復(fù)成模擬信號輸出。同樣，該過程也可互換高低電平在低電平過程中完成量化。這樣，允許了量化器有更長的轉(zhuǎn)換時間，更多架構(gòu)的選擇，在實現(xiàn)上也能體現(xiàn)的更加低功耗和高能效。在具體電路實現(xiàn)中，還用到了時間交織的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以適用于長延時環(huán)路的連續(xù)時間三角積分調(diào)制器。本發(fā)明提出的時間交織量化的長環(huán)路延時連續(xù)時間三角積分調(diào)制器，包含三個部分，分別為環(huán)路傳遞濾波器301，時間交織量化器302 (可以由多個子通道量化器組成，在圖3中，為簡便起見，僅采用2個子通道量化器321，322示意)，和高線性度高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器303。輸入信號和高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的反饋信號經(jīng)過環(huán)路傳遞濾波器，運算和積分后輸出到時間交織型量化器的輸入端；時間交織型量化器產(chǎn)生的數(shù)字輸出結(jié)果傳遞給高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于重建原信號。其中
環(huán)路傳遞濾波器，用于實現(xiàn)環(huán)路傳遞函數(shù)，一般由運算放大器和電阻、電容組成的積分器實現(xiàn)；
時間交織型量化器，用于量化環(huán)路傳遞濾波器的輸出，一般有高速多位模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)；該時間交織型量化器，可以由多個子通道量化器組成，在圖3中，為簡便起見，僅采用2個子通道量化器321, 322示意。高線性度高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路，用于模擬信號域的量化結(jié)果重建，一般有電流舵或者開關(guān)電容-電阻式數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。本發(fā)明中，電路允許的環(huán)路延時超過一個時鐘周期，最大可達1. 5個時鐘周期。該長環(huán)路延時架構(gòu)中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器203在量化器202采樣后的隔了一個周期和一個高電平之后，即1. 5個周期，才將采樣信號的量化值恢復(fù)成模擬信號輸出。這樣，允許量化器有更長的轉(zhuǎn)換時間，更多架構(gòu)的選擇，在實現(xiàn)上也能體現(xiàn)的更加低功耗、高能效。本發(fā)明采用了時間交織架構(gòu)，同時實現(xiàn)了長延時和高吞吐率的環(huán)路要求。


圖1為傳統(tǒng)連續(xù)時間三角積分調(diào)制器架構(gòu)示意圖。圖2為長環(huán)路延時的連續(xù)時間三角積分調(diào)制器架構(gòu)示意圖。圖3為采用2路時間交織量化的長環(huán)路延時連續(xù)時間三角積分調(diào)制器架構(gòu)示意圖。圖4為采用η路時間交織量化的長環(huán)路延時連續(xù)時間三角積分調(diào)制器架構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明中提出的時間交織量化的長環(huán)路延時連續(xù)時間三角積分調(diào)制器作進一步說明。需要指出的是，為了簡單起見本部分對2路時間交織量化進行詳細說明，但并不影響其最后實現(xiàn)時可以通過η路時間交織的方式實現(xiàn)。本發(fā)明提出的時間交織量化的長環(huán)路延時連續(xù)時間三角積分調(diào)制器，包含三個部分，分別為環(huán)路傳遞濾波器301，時間交織量化器302 (可以由多個子通道量化器組成，在圖3中，為簡便起見，僅采用2個子通道量化器321，322示意)，和高速高線性度數(shù)模轉(zhuǎn)換器303。調(diào)制器工作時，輸入信號和高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器303輸出的反饋信號經(jīng)過環(huán)路傳遞濾波器301，運算和積分后輸出到時間交織量化器的輸入端。時間交織量化器的輸入由選通開關(guān)330，選擇后端量化器，在2路時間交織的架構(gòu)中，選通過程采用每隔一個上升(下降)沿選通一次，然后進行采樣。圖2種有箭頭標示每個通道量化器的采樣時刻。同時在開關(guān)選通后，相對應(yīng)的子通道量化器(321或者322)對輸入進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并在轉(zhuǎn)換時間過后輸出在輸出串轉(zhuǎn)并開關(guān)340前。而后，輸出串轉(zhuǎn)并開關(guān)根據(jù)在原對應(yīng)的輸入開關(guān)330采樣時刻后的1. 5個采樣周期的時刻，即圖中時序圖所標示的下降沿(上升沿)，釋放給高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于重建原信號。同樣的，該過程也可互換上升、下降沿即對應(yīng)的高低電平完成量化，只要其滿足1. 5個采樣周期的采樣延遲對應(yīng)關(guān)系。最后強調(diào)的是，本發(fā)明所提出的時間交織架構(gòu)不限于2路時間交織量化器?？梢詳U充到η路時間交織量化器，η為2和2以上的整數(shù)，其架構(gòu)示意圖如圖4中的402電路所
/Jn ο
權(quán)利要求
1.一種時間交織量化的長環(huán)路延時連續(xù)時間三角積分調(diào)制器，其特征在于，由運算放大器構(gòu)成的環(huán)路傳遞濾波器、時間交織型量化器和高線性度的高速數(shù)模數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；輸入信號和高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的反饋信號經(jīng)過環(huán)路傳遞濾波器，運算和積分后輸出到時間交織型量化器的輸入端；時間交織型量化器產(chǎn)生的數(shù)字輸出結(jié)果傳遞給高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于重建原信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)時間三角積分調(diào)制器，其特征在于所述環(huán)路傳遞濾波器，用于實現(xiàn)環(huán)路傳遞函數(shù)，由運算放大器和電阻、電容組成的積分器實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)時間三角積分調(diào)制器，其特征在于所述時間交織型量化器，用于量化環(huán)路傳遞濾波器的輸出，由高速多位模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)；該時間交織型量化器，由N個子通道量化器組成，N為大于等于2的整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)時間三角積分調(diào)制器，其特征在于所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路，用于模擬信號域的量化結(jié)果重建，由電流舵或者開關(guān)電容-電阻式數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)時間三角積分調(diào)制器，其特征在于允許的環(huán)路延時超過一個時鐘周期，最大可達1. 5個時鐘周期，該長環(huán)路延時架構(gòu)中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(203)在量化器(202)采樣后，間隔一個周期和一個高電平之后，即1. 5個周期，才將采樣信號的量化值恢復(fù)成模擬信號輸出。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種時間交織量化的長環(huán)路延時連續(xù)時間三角積分調(diào)制器。本發(fā)明由運算放大器構(gòu)成的環(huán)路傳遞濾波器、時間交織型量化器和高線性度的高速數(shù)模數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；輸入信號和高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的反饋信號經(jīng)過環(huán)路傳遞濾波器，運算和積分后輸出到時間交織型量化器的輸入端；時間交織型量化器產(chǎn)生的數(shù)字輸出結(jié)果傳遞給高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于重建原信號。本發(fā)明結(jié)構(gòu)主要突破了傳統(tǒng)連續(xù)時間三角積分調(diào)制器的最大環(huán)路延時限制，使得最大環(huán)路延時可以超過1.5個采樣周期。基于這一優(yōu)勢，本發(fā)明利用其長延時但是低功耗的特點，提高了連續(xù)時間三角積分調(diào)制器的能效。
文檔編號H03M3/02GK103067020SQ20121051883
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者任俊彥, 陳遲曉, 江帆, 肖玉忠, 許俊 申請人:復(fù)旦大學