模数转换设备及操作方法技术

一种模数转换设备包括：第一级转换器，其在第一级周期期间对输入模拟信号执行第一模数转换；第二级转换器，其从第一级转换器接收按第一增益放大的第一残差，并且在第二级周期期间执行第二模数转换；以及重组逻辑电路，其将来自第一级转换器的第一输出信号与来自第二级转换器的第二输出信号组合成与输入模拟信号对应的输出数字信号。第二级转换器在第二级周期中的第一子循环期间生成通过按第一增益放大第二输出信号而获得的第二级反馈信号，并且基于第二级反馈信号来生成第一子循环之后的第二子循环的第二输出信号。

【技术实现步骤摘要】
模数转换设备及操作方法
本公开涉及模数转换设备，更具体地，涉及具有高速度和/或高分辨率的模数转换设备。
技术介绍
在许多电子装置应用中，模数转换设备是被配置为将模拟信号转换为数字信号的设备，并且是对于应用而言不可或缺的知识产权(IP)元件。模数转换器(ADC)是指接收具有表示连续值的模拟形式的信号输入并将其转换为具有表示离散量值的数字形式(n比特)的信号的设备。根据一些示例，在精确测量系统中，电子装置包括一个或多个传感器以用于测量，并且传感器生成模拟信号。为了在精确测量系统中使用微计算机等执行后续处理，有必要将模拟值转换为数字值。作为另一示例，在移动装置接收机中，将天线生成的模拟信号输入到模数转换设备，转换为数字信号，并将其输出。当连续的模拟信号被转换为数字信号时，在量化模拟信号时可能出现误差(量化误差)。衡量模数转换设备的性能的因素包括转换带宽和动态范围(信噪比)。模数转换设备的带宽主要由其采样率指定，并且动态范围受诸如分辨率、线性度和精度的因素影响。模数转换设备的动态范围可由其有效比特数表示。
技术实现思路
本公开的各方面提供一种具有高精度和低功耗的模数转换设备。本公开的各方面还提供一种具有高速度和高分辨率的模数转换设备。然而，本公开的各方面不限于本文中明确阐述的那些。对于本公开所属领域的普通技术人员而言通过参考下面给出的本专利技术构思的详细描述，本公开的以上和其它方面将变得更显而易见。根据本公开的一些示例实施例，一种模数转换设备可包括：第一级转换器，被配置为在第一级周期期间对输入模拟信号执行第一模数转换，并且被配置为输出第一输出信号和第一残差；第二级转换器，被配置为接收按第一增益放大的第一残差，被配置为在第二级周期期间执行第二模数转换，并且被配置为输出第二输出信号；以及重组逻辑电路，被配置为将第一输出信号和第二输出信号组合，并且输出与输入模拟信号对应的输出数字信号。第二级转换器被配置为在第二级周期中的第一子循环期间生成通过按第一增益放大第二输出信号而获得的第二级反馈信号，并且被配置为基于第二级反馈信号来生成第一子循环之后的第二子循环的第二输出信号。根据本公开的一些示例实施例，一种无线通信装置可包括：低噪放大器，被配置为放大通过天线接收的射频(RF)信号；混合器，被配置为将放大的RF信号下变频到基带频率范围；低通滤波器，被配置为对由混合器下变频的信号进行滤波，并且模数转换设备被配置为从低通滤波器接收输入模拟信号并且被配置为将输入模拟信号转换为输出数字信号；以及数字信号处理器，被配置为处理输出数字信号。根据本公开的一些示例实施例，一种模数转换设备可包括：逐次逼近寄存器(SAR)转换器，被配置为在第一周期期间对输入模拟信号执行第一模数信号转换，并且被配置为输出第一输出信号和第一残差；第一传输电路，被配置为按第一增益放大第一残差；多个Δ-∑(DS)转换器，各个DS转换器被配置为在第二周期期间基于放大的第一残差和DS反馈信号来执行第二模数转换，并且各个DS转换器被配置为生成第二输出信号；多个第一开关，各自连接在第一传输电路与所述多个DS转换器中的相应DS转换器之间，每个第一开关被配置为由使能信号控制，并且每个第一开关被配置为以时间交织方式将放大的第一残差发送到相应DS转换器；以及重组逻辑电路，被配置为将由所述多个DS转换器生成的第一输出信号和第二输出信号组合，以输出输出数字信号。所述多个DS转换器中的每个DS转换器包括被配置为按第一增益放大第二输出信号以生成DS反馈信号的第二传输电路。根据本公开的一些示例实施例，一种模数转换设备可包括：多个开环转换器，各个开环转换器被配置为转换输入模拟信号，并且为从第一输出端子输出第一输出信号和第一残差；第一缓冲器，连接到第一输出端子并且被配置为缓冲第一残差；至少一个Δ∑(DS)转换器，被配置为对缓冲的第一残差执行Δ-∑转换，并且被配置为输出第二输出信号和DS反馈信号；以及重组逻辑电路，被配置为将第一输出信号和第二输出信号组合成输出数字信号。所述至少一个DS转换器中的每一个包括被配置为发送第二输出信号作为DS反馈信号的第二缓冲器。根据本公开的一些示例实施例，一种模数转换方法可包括：对输入模拟信号执行第一模数转换以生成第一输出信号和第一残差信号；按第一增益一次放大第一残差；基于使能信号传递一次放大的第一残差；基于一次放大的第一残差和DS反馈信号来执行第二模数转换以生成第二输出信号；以及将第一输出信号和第二输出信号组合以输出输出数字信号。DS反馈信号可以是基于按第一增益二次放大第二输出信号而生成的信号。根据本公开的一些示例实施例，一种模数转换方法包括：基于施加的采样信号对输入模拟信号执行第一模数转换，以生成第一输出信号和第一残差；按第一增益放大第一残差；基于施加的使能信号对放大的第一残差执行第二模数转换以生成第二输出信号；以及将第一输出信号和第二输出信号组合以输出输出数字信号。第二输出信号可通过对第一子操作循环的第二输出信号执行模拟转换，并基于反相使能信号从第一残差减去二次放大的第一反馈信号来生成，并且二次放大的第一反馈信号可按第一增益放大。附图说明通过参照附图详细描述其实施例的示例，本公开的以上和其它实施例和特征将变得更显而易见，在附图中：图1是示出根据一些示例实施例的模数转换设备的框图。图2是示出根据一些示例实施例的模数转换设备的操作的图。图3是具体地示出图1的第一级的图。图4是具体地示出图1的第二级转换器的图。图5A和图5B示出了可用于实现根据一些示例实施例的第一传输电路和第二传输电路的传输电路的示例。图6A和图6B示出了根据一些示例实施例的第一传输电路和第二传输电路。图7是示出根据一些示例实施例的模数转换设备的框图。图8是用于说明根据一些示例实施例的模数转换方法的时序图。图9是示出根据一些示例实施例的模数转换设备的框图。图10是示出应用根据一些示例实施例的模数转换设备的无线通信装置的图。图11示出根据一些实施例的eNB的示例。图12是根据一些示例实施例的网络环境中的电子装置的框图。具体实施方式下文中，将参照附图描述根据本专利技术构思的一些示例实施例。本公开(但未必是专利技术构思)假设数字转换的最终输出信号DO是K比特的或者说长度为K比特(其中K是1或更大的自然数)，第一级对从最高有效比特(MSB)开始的M比特执行模数转换，并且第二级对除了M比特之外的剩余比特(即，从最低有效比特(LSB)的N比特)执行模数转换，其中K＝M+N。即，K大于M或N，K是自然数，并且M和N是0或更大的有理数。图1是示出根据一些示例实施例的模数转换设备的框图，图2是示出根据一些示例实施例的模数转换设备的操作的图。图3是具体地示出图1的第一级的图，图4是具体地示出图1的第二级转换器的图。参照图1，根据一些实施例的模数转换设备1可包括第一级转换器100、第一传输电路(AMP1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模数转换设备，包括：/n第一级转换器，其被配置为在第一级周期期间对输入模拟信号执行第一模数转换，并且被配置为输出第一输出信号和第一残差；/n第二级转换器，其被配置为接收按第一增益放大的第一残差，被配置为在第二级周期期间执行第二模数转换，并且被配置为输出第二输出信号；以及/n重组逻辑电路，其被配置为将所述第一输出信号和所述第二输出信号组合，并且被配置为输出与所述输入模拟信号对应的输出数字信号，/n其中，所述第二级转换器被配置为在所述第二级周期中的第一子循环期间生成通过按所述第一增益放大所述第二输出信号而获得的第二级反馈信号，并且被配置为基于所述第二级反馈信号来生成所述第一子循环之后的第二子循环的第二输出信号。/n

【技术特征摘要】
20200206 KR 10-2020-00144201.一种模数转换设备，包括：
第一级转换器，其被配置为在第一级周期期间对输入模拟信号执行第一模数转换，并且被配置为输出第一输出信号和第一残差；
第二级转换器，其被配置为接收按第一增益放大的第一残差，被配置为在第二级周期期间执行第二模数转换，并且被配置为输出第二输出信号；以及
重组逻辑电路，其被配置为将所述第一输出信号和所述第二输出信号组合，并且被配置为输出与所述输入模拟信号对应的输出数字信号，
其中，所述第二级转换器被配置为在所述第二级周期中的第一子循环期间生成通过按所述第一增益放大所述第二输出信号而获得的第二级反馈信号，并且被配置为基于所述第二级反馈信号来生成所述第一子循环之后的第二子循环的第二输出信号。


2.根据权利要求1所述的模数转换设备，还包括：
第一传输电路，其连接在所述第一级转换器的输出端子与所述第二级转换器的输入端子之间，并且被配置为按所述第一增益放大并输出所述第一残差；以及
第一开关，其被配置为根据使能信号来开关。


3.根据权利要求2所述的模数转换设备，还包括：
第二传输电路，其连接在所述第二级转换器的输入端子与所述第二级转换器的输出端子之间，并且被配置为将通过按所述第一增益放大所述第二输出信号而获得的所述第二级反馈信号输出到所述第二级转换器的输入端子；以及
第二开关，其根据与所述使能信号相反的反相使能信号而导通。


4.根据权利要求3所述的模数转换设备，其中，所述第一传输电路和所述第二传输电路各自包括源极跟随器电路。


5.根据权利要求2所述的模数转换设备，其中，使能信号在第一级周期期间处于关闭值，并且当第二级周期开始时处于开启值。


6.根据权利要求1所述的模数转换设备，其中，所述第一级转换器是逐次逼近寄存器模数转换器，并且其中，所述第一级转换器包括：
采样保持电路，其被配置为根据采样信号对所述输入模拟信号进行采样；
比较器，其被配置为基于第一级反馈信号来比较采样的输入模拟信号以输出所述第一残差和预输出信号；
逐次逼近寄存器逻辑电路，其被配置为对所述预输出信号进行计数以生成所述第一输出信号；以及
逐次逼近寄存器数模转换器，其被配置为在所述第一级周期内转换所述第一输出信号以生成所述第一级反馈信号。


7.根据权利要求1所述的模数转换设备，其中，所述第二级转换器是ΔΣ转换器，并且其中，所述第二级转换器包括：
环路滤波器电路，其被配置为对通过将放大的第一残差和放大的第二级反馈信号组合而获得的信号进行滤波；
量化电路，其被配置为对所述环路滤波器电路的输出信号进行数字转换；
ΔΣ逻辑电路，其被配置为对所述量化电路的输出进行计数以生成所述第二输出信号；以及
ΔΣ数模转换器，其被配置为转换所述量化电路的输出以输出所述第二级反馈信号。


8.根据权利要求3所述的模数转换设备，其中，所述第二级转换器是多个第二级转换器之一，其中，所述第一开关是多个第一开关之一，并且其中，所述多个第一开关中的每个第一开关连接到所述多个第二级转换器中的至少两个第二级转换器，并且
其中，所述使能信号以时间交织方式启用所述多个第二级转换器中的每一个。


9.一种无线通信装置，包括根据权利要求1所述的模数转换设备，该无线通信装置还包括：
低噪放大器，其被配置为放大通过天线接收的射频信号；
混合器，其被配置为将放大的射频信号下变频到基带频率范围；
低通滤波器，其被配置为对由所述混合器下变频的信号进行滤波；以及
数字信号处理器，其被配置为处理所述输出数字信号，
其中，所述模数转换设备被配置为从所述低通滤波器接收所述输入模拟信号并且被配置为将所述输入模拟信号转换为所述输出数字信号。


10.一种模数转换设备，包括：
逐次逼近寄存器转换器，其被配置为在第一时间周期期间对输入模拟信号执行第一模数信号转换，并且被配置为输出第一输出信号和第一残差；
第一传输电路，其被配置为按第一增益放大所述第一残差；
多个Δ-∑转换器，各个DS转换器被配置为在第二时间周期期间基于Δ-∑反馈信号基于放大的第一残差来执行第二模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张日勋，卢炯东，白昇烨，崔炳䝬，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR