一種AD轉(zhuǎn)換器，包括：AD轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個輸入的模擬信號之間關(guān)系的值的數(shù)字數(shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個模擬殘差信號，以便輸出信號；以及增益控制部分，配置為基于第一放大器和第二放大器的輸出信號的監(jiān)控結(jié)果，控制第一放大器和第二放大器的增益。第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及配置為將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器和信號處理系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在現(xiàn)有技術(shù)中，流水線型已經(jīng)廣泛用于具有l(wèi)OOMS/s附近的采樣頻率和從8位到14位的解析度的AD轉(zhuǎn)換器。這是因為與配置為一次在I個時鐘周期內(nèi)用2的n次方的比較器執(zhí)行N位處理的并行型AD轉(zhuǎn)換器相比，流水線型AD轉(zhuǎn)換器具有下述優(yōu)點。 也就是說，流水線型AD轉(zhuǎn)換器比并行型AD轉(zhuǎn)換器更廣泛地使用，因為其諸如更少數(shù)目的比較器、不需要具有高精度的比較器、以及通過分為若干時鐘周期執(zhí)行N位處理的優(yōu)點。在此，將用這樣的示例提供流水線AD轉(zhuǎn)換器的操作說明，其中通過使用配置位每一級執(zhí)行I位處理的MDAC實現(xiàn)10位AD轉(zhuǎn)換器。輸入信號示出位Vin，并且基準電壓為Vr (0 < Vin < Vr)。首先，第一級MDAC在第一時鐘周期中采樣輸入信號Vin，并且比較器確定是Vin<Vr/2 還是 Vin > Vr/2。在Vin > Vr/2的情況下，通過第一級MDAC執(zhí)行減法以生成(Vin_Vr/2)的信號，并且放大器倍增該信號以輸出模擬殘差信號(2Vin-Vr)。并行地，輸出數(shù)字信號I (MSB)。在下一個時鐘周期中，第二級MDAC米樣第一級MDAC的模擬殘差信號輸出(2Vin-Vr)，并且將其與Vr/2進行比較。此時，第一級MDAC采樣下一個模擬輸入信號，并且重復在第一時鐘周期中執(zhí)行的處理。在第二級MDAC中(2Vin-Vr > Vr/2)的情況下，執(zhí)行{(2Vin_Vr) -Vr/2}的減法處理，并且放大器倍增它以輸出模擬殘差信號(4Vin-3Vr)。并行地，輸出數(shù)字信號I。通過串行連接的MDAC重復類似的處理，以便在10個時鐘周期中輸出10位數(shù)字信號。
技術(shù)實現(xiàn)思路
然而，在該系統(tǒng)中，應(yīng)該對模擬輸入信號精確地執(zhí)行運算處理，并且具有高精度(高增益)的閉環(huán)運算放大器(運算放大器)的必要性出現(xiàn)(例如，見日本專利申請公開No.2007-5095654)。在半導體工藝小型化的情況下，由于晶體管的器件特性劣化(漏電流增加，輸出電阻的劣化)等，過去在厚膜工藝中實現(xiàn)的具有高精度的運算放大器的實現(xiàn)在亞微型工藝中已經(jīng)變得困難。此外，對于閉環(huán)放大器存在特有問題，即高速操作(高采樣操作)的困難。可以應(yīng)用開環(huán)運算放大器。復制放大器通常用于運算放大器的增益控制。通常，在此情況下，在用于增益控制的方法中監(jiān)控復制放大器的增益，并且反饋控制信號以便將增益設(shè)置為設(shè)置值。然而，在該方法中，在復制放大器和要控制的運算放大器之間存在相對變化，并且由于添加復制放大器使元件增加，這導致尺寸的增加。希望提供一種不需要具有高精度的運算放大器的AD轉(zhuǎn)換器和信號處理系統(tǒng)，其能夠低功率操作和高速操作、便于小型化、并且精確控制輸出級中放大器的增益。根據(jù)本技術(shù)第一實施例的AD轉(zhuǎn)換器包括多個級聯(lián)連接的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個輸入的模擬信號之間關(guān)系的值的數(shù)字數(shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個模擬殘差信號，以便輸出信號；以及增益控制部分，配置為監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果控制第一放大 器和第二放大器的增益。第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。根據(jù)本技術(shù)第二實施例的一種信號處理系統(tǒng)，包括模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器，配置為將來自模擬信號處理系統(tǒng)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。AD轉(zhuǎn)換器，包括多個級聯(lián)連接的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個輸入的模擬信號之間關(guān)系的值的數(shù)字數(shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個模擬殘差信號，以便輸出信號；以及增益控制部分，配置為監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果控制第一放大器和第二放大器的增益。第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。根據(jù)本技術(shù)，可以實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器而不需要具有高精度的運算放大器，其能夠進行低功率操作和高速操作并且便于小型化。如附圖所示，鑒于本公開的最佳模式實施例的以下詳細描述，本公開的這些和其他目的、特征和優(yōu)點將變得更加明顯。附圖說明圖I是示出根據(jù)第一實施例的N位AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示例的框圖；圖2是示出根據(jù)該實施例的N位AD轉(zhuǎn)換器中各個AD轉(zhuǎn)換級的基本結(jié)構(gòu)示例的框圖；圖3是示出能夠增益控制并且應(yīng)用于根據(jù)實施例的AD轉(zhuǎn)換器的放大器的結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖4是示出兩個放大器的輸入信號和輸出信號之間的關(guān)系的圖；圖5A到圖5C是說明根據(jù)實施例的放大器的增益控制的原理的圖；圖6是示出應(yīng)用第一控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例的圖，該第一控制方法取出正相信號(反相信號)之間的差，并且將它與希望的幅值信息比較以控制兩個放大器的增益；圖7是示出應(yīng)用第二控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例的圖，該第二控制方法取出兩個放大器的差分信號分量，并且將取出的差分幅值的和與希望的幅值信息比較以控制兩個放大器的增益；圖8是示出應(yīng)用第三控制方法的增益控制部分的結(jié)構(gòu)示例的圖，該第三控制方法取出正相信號之間的差和反相信號之間的差，并且將其平均值與希望的幅值信息比較以控制兩個放大器的增益；圖9是示出結(jié)構(gòu)示例的圖，在該結(jié)構(gòu)示例中，在所有AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個放大器的輸出以執(zhí)行增益控制；圖10是示出結(jié)構(gòu)示例的圖，在該結(jié)構(gòu)示例中，間隔多個級監(jiān)控兩個放大器的輸出以執(zhí)行增益控制；圖11是示出結(jié)構(gòu)示例的圖，在該結(jié)構(gòu)示例中，在作為最終級之前的一級的AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個放大器的輸出，以在模擬信號生成級中執(zhí)行兩個放大器的增益控制； 圖12是示出結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果的圖，其中在N = 5的情況下，在初始AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個放大器的輸出以執(zhí)行兩個放大器的增益控制；圖13是示出結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果的圖，其中在N = 5的情況下，在所有AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個放大器的輸出以執(zhí)行兩個放大器的增益控制；圖14是示出結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果的圖，其中在降低增益之后在N = 5的情況下，在所有AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個放大器的輸出以執(zhí)行兩個放大器的增益控制；圖15是示出結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果的圖，其中在N=Il的情況下，從初始級起在間隔3個級的AD轉(zhuǎn)換級中監(jiān)控兩個放大器的輸出以執(zhí)行兩個放大器的增益控制；圖16A和圖16B是示出對于各個情況，基于圖2中AD轉(zhuǎn)換級中比較部分的比較結(jié)果輸出的殘差信號和數(shù)字信號的圖；圖17是示出根據(jù)實施例的I位AD轉(zhuǎn)換級的具體結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖18A和圖18B是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級的操作的基本概念的圖；圖19是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級的操作并且示出各個相位的操作概述的圖；圖20是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級中第一相位的操作的圖；圖21是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級中第二相位的操作并且說明利用獲得的第一比較結(jié)果的操作的圖；圖22是說明圖17中的I位AD轉(zhuǎn)換級中第二相位的操作并且說明利用獲得的第二比較結(jié)果的操作的圖；圖23是示出通過級聯(lián)圖17中的兩個AD轉(zhuǎn)換級形本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括：多個級聯(lián)連接的模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換級，配置為生成具有對應(yīng)于兩個輸入的模擬信號之間關(guān)系的值的數(shù)字數(shù)據(jù)，并且用要控制的增益分別用第一放大器和第二放大器放大兩個模擬殘差信號，以便輸出信號；以及增益控制部分，配置為監(jiān)控第一放大器和第二放大器的輸出信號，以便基于監(jiān)控結(jié)果控制第一放大器和第二放大器的增益，其中第一放大器和第二放大器由開環(huán)放大器形成，并且增益控制部分在AD轉(zhuǎn)換級的至少一個中取出第一放大器和第二放大器的輸出信號的幅值信息，并且執(zhí)行增益控制，使得從該級輸出的模擬信號的幅值收斂在設(shè)置的設(shè)置幅值。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：江藤慎一郎，清水泰秀，工藤孝平，山下幸利，
申請(專利權(quán))人：索尼公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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