用于減少管線式模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中的延時(shí)的經(jīng)修改動(dòng)態(tài)元件匹配對(duì)相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考本申請(qǐng)案主張2011年6月9日申請(qǐng)的標(biāo)題為“用于減少管線式模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中的延時(shí)的經(jīng)修改動(dòng)態(tài)元件匹配(ModifiedDynamicElementMatchingforReducedLatencyinaPipelinedAnalogtoDigitalConverter)”的第61/495,369號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)案特此以全文引用的方式并入本文中，如同完全陳述于本文中一般。本申請(qǐng)案涉及與本案同時(shí)申請(qǐng)的標(biāo)題為“用于減少管線式模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中的延時(shí)的經(jīng)修改動(dòng)態(tài)元件匹配(ModifiedDynamicElementMatchingforReducedLatencyinaPipelinedAnalogtoDigitalConverter)”的共同轉(zhuǎn)讓、共同待決的第13/489,865號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明大體涉及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。更確切地說，本申請(qǐng)案涉及減少模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中的延時(shí)。本發(fā)明與高速管線式模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)相關(guān)聯(lián)，且亦可擴(kuò)展到其它應(yīng)用和ADC架構(gòu)。舉例來說，本文中所描述的技術(shù)可適用于算法ADC(也稱為循環(huán)ADC)、Δ-ΣADC、SARADC等，且大體適用于可要求一個(gè)或一個(gè)以上模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的任何ADC。

背景技術(shù)：
管線式模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)為以若干步驟粗略地量化信號(hào)且接著將不同步驟的結(jié)果進(jìn)行組合以實(shí)現(xiàn)高量化準(zhǔn)確度的分段式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。管線式ADC是流行的，因?yàn)槠淇煞浅８咚?數(shù)百M(fèi)Hz(取決于所利用的技術(shù)))地操作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)相對(duì)較大的動(dòng)態(tài)范圍。參看圖1A，典型的管線式ADC10包含多個(gè)級(jí)12、14……L。在第一級(jí)12中，使用快閃ADC(未圖示)轉(zhuǎn)換輸入Vin，且將其與來自后續(xù)級(jí)14、16……L的結(jié)果進(jìn)行組合以形成輸出。如以下將較詳細(xì)地論述，通過使用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所述級(jí)的輸出而確定每一級(jí)中的誤差。到所述級(jí)的輸入與誤差之間的差為「殘余」。放大每一級(jí)的殘余，且將其饋送到下一級(jí)，并在下一級(jí)中以相同方式轉(zhuǎn)換所述殘余。將最后級(jí)L的輸出提供到解析最后位的后端ADC16?？商峁┧休敵鲆杂糜跁r(shí)間對(duì)準(zhǔn)與數(shù)字誤差校正20。如圖1B中所展示，管線式ADC中的典型級(jí)100包含輸入信號(hào)取樣網(wǎng)絡(luò)108、具有其自身取樣網(wǎng)絡(luò)的N位粗略ADC102、N位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器104(DAC)以及放大器106。取樣網(wǎng)絡(luò)108以及快閃ADC102同時(shí)對(duì)輸入信號(hào)101進(jìn)行取樣。DAC104將經(jīng)量化信號(hào)轉(zhuǎn)換回模擬形式，且從主輸入信號(hào)101減去110此信號(hào)。使用放大器106放大從此操作得到的殘余105，以便(通常且在不存在誤差的情況下)占用下一級(jí)的范圍的一部分，例如，一半。理想情況下，殘余由此僅由量化噪聲組成。三個(gè)因素可限制管線式ADC的操作性能與操作速度：發(fā)生于DAC104內(nèi)的稱為元件不匹配的誤差；由于增益和非線性而發(fā)生于放大器106內(nèi)的誤差；以及通過快閃ADC102與DAC104信號(hào)路徑的過度延遲。所有三個(gè)因素導(dǎo)致ADC線性與信噪比(SNR)降級(jí)。圖2說明使用現(xiàn)有技術(shù)以用于解決DAC104誤差的管線級(jí)。級(jí)200包含輸入信號(hào)取樣網(wǎng)絡(luò)208、具有其自身的取樣網(wǎng)絡(luò)的N位粗略ADC202、M位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器204(DAC)(其中M>N)以及放大器206。處理元件232、234添加于粗略ADC202與DAC204之間，且因此增加所述路徑中的延遲。在高速操作(即在250MSPS的速率以及更高速率下的操作)中，此延遲是關(guān)鍵的。其他人已提出應(yīng)用圖2的技術(shù)，以通過排列呈現(xiàn)給比較器的參考閾值以改善ADC的線性來解決快閃ADC中的元件不匹配問題。如上文所描述，有時(shí)使用動(dòng)態(tài)元件匹配(DEM)和諧波失真校正(HDC)技術(shù)而估計(jì)和消除或校正DAC誤差和放大器誤差。DEM獲得粗略ADC的經(jīng)溫度計(jì)譯碼輸出，且在將其提供到所連接的DAC元件之前排列所述輸出。排列矩陣使得每一ADC輸出可到達(dá)每一DAC輸入。排列方法有時(shí)隨機(jī)化DAC誤差，從而產(chǎn)生白頻譜，或?qū)φ`差進(jìn)行塑形，使得誤差信號(hào)的能量占用所關(guān)注的頻帶之外的頻率區(qū)域。在圖2中，管線級(jí)包含在粗略ADC202與DAC204之間且相對(duì)于級(jí)數(shù)字輸出適當(dāng)放置的DEM塊232?？赏ㄟ^使用傳輸門有效地實(shí)施DEM塊232。然而，所述DEM塊232引入了高時(shí)鐘速率下不可忽略的有限延遲。在管線式ADC中，DEM與估計(jì)DAC誤差信號(hào)且從輸出中有效地移除所述信號(hào)的額外數(shù)字處理一起使用。如果未進(jìn)行此操作，則DAC噪聲將降低SNR。在文獻(xiàn)中，DAC誤差的此估計(jì)和移除被稱作DAC噪聲消除(DNC)。繼續(xù)圖2，將信號(hào)Σt與粗略ADC202的輸出相加234。此信號(hào)由用于估計(jì)放大器206誤差(例如，增益和非線性)的若干隨機(jī)獨(dú)立序列的總和組成。序列的數(shù)目取決于需要進(jìn)行估計(jì)的非線性的階數(shù)：對(duì)于線性增益誤差為一個(gè)序列，對(duì)于諧波誤差為三個(gè)序列，等等。圖2中還展示后端ADC212，所述后端ADC的輸出經(jīng)提供到放大器220和HDC模塊222，所述HDC模塊222的輸出還與DNC模塊226的輸出求和230。在HDC技術(shù)中，殘余放大器212的輸出含有粗略ADC202的量化噪聲中的項(xiàng)、隨機(jī)序列以及上述兩者通過放大器非線性特性的交互。如果放大器中的非線性的最高有效階數(shù)為3，則殘余放大器212的輸出含有與a3(Σt)3成比例的一個(gè)項(xiàng)，其中a3為三階非線性系數(shù)，且Σt＝t1+t2+t3(可各自呈值+A或–A(其中A為常量)的三個(gè)隨機(jī)序列)。因此，Σt為可呈值-3A、-A、+A、+3A的四等級(jí)信號(hào)。由于隨機(jī)獨(dú)立序列的乘積也是隨機(jī)且獨(dú)立的序列，因此使(經(jīng)數(shù)字化的)殘余放大器輸出乘以(t1、t2、t3)隨機(jī)化所有項(xiàng)，除了可通過低通濾波器提取的a3(Σt)3中的一項(xiàng)之外。將隨機(jī)序列與粗略ADC202的輸出相加的后果為字長(zhǎng)增加，且DAC204的大小和復(fù)雜度相應(yīng)地增加。這是DAC204的分辨率M大于粗略快閃ADC202的分辨率N的原因。在典型實(shí)施方案中，M＝N+3。圖3為具有N＝2位分辨率的粗略ADC的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案的實(shí)例。此實(shí)施方案經(jīng)常被稱作快閃ADC。四個(gè)比較器302.n將線304上的輸入電壓分別與四個(gè)閾值電壓(THR1、THR2、THR3、THR4)進(jìn)行比較。在一些實(shí)施方案中，閾值電壓可與梯式電阻306相關(guān)聯(lián)。也可使用其它分壓器技術(shù)。如果輸入電壓大于THR1，則比較器302.1輸出邏輯1，否則，其輸出邏輯零。類似地，比較器302.2將輸入電壓與THR2進(jìn)行比較，以此類推。粗略ADC206的輸出為由所有比較器的輸出形成的數(shù)字字。所述字經(jīng)常被命名為“溫度計(jì)碼”。溫度計(jì)碼中所含有的邏輯1的數(shù)目為線304上的模擬輸入電壓的數(shù)字表示。圖4中展示體現(xiàn)比較器功能的一個(gè)實(shí)例電路。為了清晰地解釋，僅展示將輸入與THR1(對(duì)應(yīng)于302.1)進(jìn)行比較的電路。電路302.1包含八個(gè)開關(guān)408、410、412、414、416、418、420、422；兩個(gè)電容器402、404以及比較器406。開關(guān)由周期性時(shí)鐘表示的相位1、相位2驅(qū)動(dòng)。當(dāng)相位1為真時(shí)，相位2為假，且反之亦然。當(dāng)相位1為真時(shí)，上部電容器402被充電到電壓THR1，而下部電容器404被充電到輸入電壓。當(dāng)相位2為真時(shí)，電容器連接到比較器406。相關(guān)技術(shù)中存在比較器302.1的許多替代電路實(shí)現(xiàn)，其可達(dá)成以下函數(shù)：如果(輸入-THR1)>0，則輸出1＝1，否則，輸出1＝0。亦即，如果輸入電壓大于閾值電壓THR1，則信號(hào)輸出406為邏輯1，否則為邏輯零。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)和方法在很大程度上克服現(xiàn)有技術(shù)中的此等以及其它缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，提供克服此等問題的管線式ADC，其中DEM功能和序列求和發(fā)生于快閃ADC202內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，嵌入通過粗略ADC的電路進(jìn)行DAC和放大器誤差校正所需的處理功能以及重排數(shù)字校準(zhǔn)塊HDC和DNC確保準(zhǔn)確地估計(jì)所述誤差。根據(jù)如所主張的實(shí)施例，一種模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中的電路包含：放大器，其經(jīng)配置以接收后端ADC的輸出；諧波失真校正電路(HDC)，其耦合到所述放大器且經(jīng)配置以校正由于殘余放大器而存在于來自所述后端ADC的數(shù)字信號(hào)中的失真分量，所述HDC電路將輸出提供到加法器，所述加法器接收來自粗略ADC的粗略數(shù)字輸出；以及DAC噪聲消除電路(DNC)，其經(jīng)配置以將輸出提供到所述加法器，其中所述DNC電路經(jīng)配置以校正由于所述DAC而存在于來自所述后端ADC的所述數(shù)字信號(hào)中的失真分量；其中所述加法器的輸出為ADC數(shù)字輸出，且其中所述ADC數(shù)字輸出形成到所述HDC和所述DNC的輸入。一種管線式模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中的電路包含：諧波失真校正(HDC)電路，其經(jīng)配置以將輸出提供到加法器，所述加法器將粗略ADC的輸出接收為輸入；以及反饋回路，其包含經(jīng)配置以將輸出提供到所述加法器的DAC噪聲消除(DNC)電路；其中所述加法器的輸出為ADC數(shù)字輸出且為到所述DNC電路的輸入。一種用于在管線式模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中轉(zhuǎn)換輸入信號(hào)的方法，其包含：執(zhí)行作為到加法器的輸出的諧波失真校正，所述加法器將粗略ADC的輸出接收為另一輸入；以及實(shí)施包含將輸出提供到所述加法器的DAC噪聲消除(DNC)電路的反饋回路；其中所述加法器的輸出為ADC數(shù)字輸出且為到所述DNC電路的輸入。附圖說明通過參考附圖，可更好地理解本發(fā)明，且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見本發(fā)明的眾多目標(biāo)、特征和優(yōu)勢(shì)。不同附圖中所使用相同參考符號(hào)指示類似或相同項(xiàng)目。圖1A說明現(xiàn)有技術(shù)管線式ADC的實(shí)例。圖1B說明現(xiàn)有技術(shù)管線式ADC級(jí)的實(shí)例。圖2說明現(xiàn)有技術(shù)管線式ADC級(jí)的實(shí)例。圖3說明現(xiàn)有技術(shù)快閃ADC架構(gòu)的實(shí)例。圖4說明來自粗略ADC的現(xiàn)有技術(shù)比較器的實(shí)例。圖5說明根據(jù)本發(fā)明的原理的實(shí)例管線式ADC電路。圖6說明根據(jù)本發(fā)明的ADC前端的實(shí)例。圖7說明根據(jù)本發(fā)明的原理的比較器的實(shí)例。具體實(shí)施方式根據(jù)如所主張的實(shí)施例的管線式ADC嵌入有通過粗略ADC的電路進(jìn)行DAC和放大器誤差校正所需的處理功能，且還為數(shù)字校準(zhǔn)塊HDC和DNC提供新配置，因此確保準(zhǔn)確地估計(jì)誤差。如高爾頓(Galton)的第6,734,818號(hào)美國(guó)專利和高爾頓等人的第7,602,323號(hào)美國(guó)專利案中所揭示，可應(yīng)用信號(hào)校準(zhǔn)，即DNC技術(shù)和HDC技術(shù)的校正部分，所述兩專利以引用的方式并入本文中，如同完全陳述于本文中一般?？墒褂闷渌麯NC技術(shù)和HDC技術(shù)。信號(hào)的估計(jì)是根據(jù)本發(fā)明。更確切地說，圖5說明根據(jù)如所主張的實(shí)施例的管線級(jí)。級(jí)500包含N位粗略ADC502、N位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器504(DAC)以及放大器506。將輸入501提供到粗略ADC502和殘余放大器506?？蓪⒌箶?shù)第二級(jí)的殘余提供到后端ADC512，所述殘余經(jīng)放大520，并被提供到HDC522。DEM塊532和序列加法器524提供于粗略ADC502的前端處。此配置可最小化從粗略ADC502通過DAC504到殘余放大器506的臨界信號(hào)路徑的傳播時(shí)間。在所說明的實(shí)施例中，數(shù)字校準(zhǔn)塊HDC522可接收序列Σt以及經(jīng)校正數(shù)字輸出523的反饋。具體來說，HDC522可提供其輸出以與DNC526的輸出求和530。因此，用于估計(jì)DAC誤差和殘余放大器增益誤差的信號(hào)為ADC數(shù)字輸出523。因此，隨著時(shí)間推移，估計(jì)器將在已應(yīng)用校準(zhǔn)之后提取并估計(jì)殘余誤差。此估計(jì)值可與先前估計(jì)值相加，即隨著時(shí)間推移進(jìn)行積分，以改善校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。一旦殘余誤差的估計(jì)值為零，估計(jì)將收斂為正確值。圖6展示本發(fā)明的具有DEM532和序列加法器524的粗略ADC的一方面的實(shí)例600。閾值電壓THRI、THR2、THR3以及THR4可經(jīng)排列，使得每一閾值可連接到比較器602.n中的任一者。從每一閾值電壓減去線604上的信號(hào)Σt(具有上文所描述的性質(zhì)的隨機(jī)序列)。每一比較器602.n將使其輸入和閾值中的一者與線604上的信號(hào)Σt之間的差進(jìn)行比較。圖7展示實(shí)現(xiàn)剛剛所描述的功能的實(shí)例電路。如圖所示，所述電路包含DEM控制開關(guān)708.1、708.2、708.3以及708.4；HDC控制開關(guān)706.1、706.2、706.3以及706.4；電容器702、704；比較器710；相位1開關(guān)712a、712b；以及相位2開關(guān)714a、714b、714c、714d。在相位1為真的時(shí)間期間，閾值THRx(其中x為1、2、3或4)中的僅一者和電壓VHDCy(其中y為1、2、3或4，使得VHEC1＝-3A、VHDC2＝-A、VHDC3＝+A以及VHDC4＝+3A)中的僅一者連接到上部電容器702。DEM和HDC校準(zhǔn)操作將規(guī)定在每一時(shí)鐘相位周期時(shí)開關(guān)中的哪一者接通。DEM控制此等開關(guān)的方式已詳細(xì)描述于高爾頓的第6,734,818號(hào)美國(guó)專利的揭示內(nèi)容中，且HDC產(chǎn)生信號(hào)Σt的方式已詳細(xì)描述于高爾頓等人的第7,602,323號(hào)美國(guó)專利的揭示內(nèi)容中。下部電容器704如圖4的實(shí)例中的電容器404一般操作。通過將上部電容器702連接到VHDCy的HDC控制開關(guān)706.n實(shí)施元件604(圖6)中的Σt的相加。可由如下等式描述每一比較器i(其中i為1、2、3或4)的輸出：若(輸入-THRx+VHDCy)>0，則輸出i＝1，否則，輸出i＝0。由于電路缺陷、制造不匹配等，之前的粗略ADC的每一實(shí)施方案已受到誤差的影響。此等缺陷最終導(dǎo)致閾值誤差。盡管管線式ADC架構(gòu)可在一定程度上容許閾值誤差而不會(huì)使性能降級(jí)，但根據(jù)本發(fā)明概念的實(shí)施例，藉由DEM調(diào)制此些誤差，且其存在可使DAC誤差和殘余放大器誤差的估計(jì)值發(fā)生偏差。雖然已說明用于移動(dòng)計(jì)算裝置的特定實(shí)施方案和硬件/軟件配置，但應(yīng)注意，其它實(shí)施方案和硬件配置是可能的，且無需特定的實(shí)施方案或硬件/軟件配置。因此，實(shí)施本文中所揭示的方法的移動(dòng)計(jì)算裝置可能并不需要所說明的所有組件。如本文中所使用，無論是在上文的描述中抑或在所附權(quán)利要求中，應(yīng)將術(shù)語“包括”、“包含”、“載有”、“具有”、“含有”、“涉及”等理解成是開放性的，即，意指包含但不限于。如美國(guó)專利局專利審查程序手冊(cè)(UnitedStatesPatentOfficeManualofPatentExaminingProcedures)中關(guān)于權(quán)利要求書所闡述的，僅能相應(yīng)地將過渡性短語“由……組成”和“基本上由……組成”視為排它性的過渡性短語。權(quán)利要求書中用以修飾權(quán)利要求元素的例如“第一”、“第二”、“第三”等的序數(shù)術(shù)語的任何使用自身并不表示一個(gè)權(quán)利要求元素優(yōu)于另一權(quán)利要求元素的任何優(yōu)先級(jí)、優(yōu)先或次序，或執(zhí)行方法的動(dòng)作的時(shí)間次序。相反地，除非另有說明，否則此些序數(shù)術(shù)語僅僅用作標(biāo)簽，以將具有某一名稱的一個(gè)權(quán)利要求元素與具有相同名稱(只是使用了序數(shù)術(shù)語)的另一元素進(jìn)行區(qū)別。上文所描述的實(shí)施例既定說明本發(fā)明的原理，而非限制本發(fā)明的范圍。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員作出各種其它實(shí)施例并對(duì)此等優(yōu)選實(shí)施例作出修改。