專利名稱：組合輸入電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及例如用于A/D變換器的輸入電路，這樣的輸入電路能用在采用A/D變換器的視頻數據捕獲與變換鏈中。
本發明也涉及A/D變換器、接收機、多媒體設備和信息讀出設置。
1992年7月IEEE JSSC第7期第27卷的P.VorenKamp與J.P.M.Verdaasdonk的文章全雙極性，120M采樣率10-b跟蹤保持電路“Fully Bipolar，120-Msamplels 10-b Track-and-Hold Circuit”第988-992頁描述在視頻數據捕獲與變換鏈中使用的現有技術輸入電路。將模擬視頻輸入信號進行濾波并饋送到實現抽樣操作的跟蹤與保持(T/H)電路。將所抽樣的模擬視頻信號饋送到由A/D變換器，數字信號處理器(DSP)和數模(D/A)變換器組成的數據變換與處理模塊。所引用的文章提到用作A/D變換器之前的預抽樣器的T/H電路改善了A/D變換器的高頻性能。一般地，如果抽樣電路設置在信號處理器前面，該抽樣電路應具有與信號處理器相當的性能。如果信號處理器具有相當高的性能，例如在高分辨率A/D變換器的情況中，該抽樣電路將相當復雜并因此昂貴。另外，如果抽樣電路得處理高頻輸入信號，它將消耗相當大的功率量。
美國專利US-A-4831379(代理人摘要記錄PHA1137)描述了現有技術的A/D變換器。此現有技術A/D變換器包括64個輸入放大器陣列。假定i是0-63的整數，每個放大器Ai放大模擬輸入電壓與相應基準電壓VRi之差以產生放大的輸出電壓VAi。放大的輸出電壓VA0-VA63在折疊陣列與內插電路中進行處理以產生互補信號VD0/VDN0…VD31/VND31，輸出電路從這些信號中導出數字輸出代碼。信號處理器可以包括變換電路，將輸入信號變換為與不同幅度子范圍有關的子范圍信號。上面提到的現有技術A/D變換器是如此的信號處理器。在現有技術A/D變換器中，64個輸入放大器的陣列將輸入信號變換為64個子范圍信號，即放大的輸出電壓VA0…VA63。每一個放大的輸出電壓VA0…VA63與以相應的基準電壓VR0…VR63為中心的幅度子范圍有關。此公知變換器的缺點是，為了獲得輸出電壓VA0…VA63而它具有高功率耗散。
特別地，本發明尋找以提供用于A/D變換器的輸入電路，相對現有技術具有低功率耗散和低諧波失真。為此，本發明的第一方面提供根據權利要求1定義的輸入電路。本發明的第二方面提供如權利要求4中所定義的A/D變換器。本發明的第三、第四和第五方面提供權利要求5、6與7中所定義的接收機、多媒體設備和信息讀出設備。
本發明考慮以下方面。
通過將子范圍裝置與抽樣裝置的輸出級組合顯著減少功率耗散。
利用子范圍裝置，也改善高頻性能。
根據本發明的輸入電路的一個實施例具有權利要求2的特征。
通過將子范圍裝置的電阻梯(lodder)與輸出級的電阻(梯)組合，減少功率耗散。
根據本發明的輸入電路的一個實施例具有權利要求3的特征。
具有互補輸入信號的輸入電路減少A/D變換器對于干擾信號的靈敏度。
可將本發明及其其它特征選擇地用于實施本發明，其優點從圖中所示和結合實例的描述將是明顯的。
圖1表示現有技術的抽樣與保持裝置，圖2表示現有技術的子范圍裝置，圖3以方框圖的形式表示根據本發明的用于A/D變換器的輸入電路的基本示例。
圖4表示具有子范圍電阻梯的輸出級，圖5以方框圖的形式表示根據本發明的用于A/D變換器的微分輸入電路的示例，和圖6表示具有反饋環路的微分放大電路的基本示例。
圖1以跟蹤與保持裝置實施THM的形式表示公知的單端抽樣與保持裝置的示例。輸入電壓Vi提供給跨導gm1，將輸入電壓變換為電流I，此電流I通過開關S1提供給電容器CH1，此CH1將電荷作為電流積分進行存儲。在跟蹤與保持裝置THM的輸出端上，可獲得電容器CH1兩端的抽樣電壓。此跟蹤與保持電路能用于抽樣模擬視頻輸入信號Vi，所抽樣的模擬視頻信號例如將饋送給A/D變換器。通過在A/D變換器前面使用這樣的預抽樣器，改善A/D變換器的高頻性能。抽樣電路應具有與所涉及的A/D變換器相當的性能。
圖2表示例如用于A/D變換器的公知的單端輸入電路SM的示例。這里，例如視頻信號的輸入電壓Vi變換為與不同幅度子范圍Vo1-Voi有關的子范圍信號。通過在提供此輸入信號給A/D變換器之前利用電阻梯RLsm將輸入信號進行子范圍，A/D變換器的放大器不必放大整個幅度范圍，而只需放大其中的一小部分，這導致更好的性能。
圖3以方框圖形式表示例如用于根據本發明的A/D變換器的輸入電路INC的基本示例。這里，組合抽樣與保持裝置THM(參見圖1)和部分子范圍裝置SM(參見圖2)。輸入電路INC的子范圍裝置SM’是抽樣與保持裝置THM’輸出級的一部分。在輸入端I上，例如用于A/D變換器的輸入電路接收電壓Vi，此輸入電壓利用晶體管P2，P1，N1與N2進行放大(變換為電流)。利用根據時鐘信號CLK進行轉換的開關N4，抽樣裝置THM’的輸出級在輸出端O1-Oi上提供輸出電壓Vol-Voi。利用設置在抽樣裝置THM’的輸出晶體管N3的柵極與輸出端O1之間的電容器C1執行保持操作。為了得到不同的輸出電壓Vo1-Voi，包括電阻R的電阻梯RL設置在輸出端O1-Oi之間。輸出端Oi耦合到抽樣裝置THM’的輸出晶體管N3。此輸入電路INC還包括兩個電流源Jg1與Ja1，以便獲得所要求的晶體管動作和電阻梯RL兩端的電壓差。
在此示例中，晶體管P1的柵極耦合到輸出端O1，電壓Vo1因而在操作期間也將出現在此柵極上。以這種方式，實現反饋耦合。本領域技術人員將認識到，許多可選方案可實現輸出端(之一)與輸入端之間的反饋。例如，可以在反饋環路中采用電阻。
圖4表示具有包括電阻R1-Ri的電阻梯RLos的輸出級OS。此輸出級也包括電流源Ja’和晶體管N1’。在操作中，晶體管N1’的柵極接收輸入電壓Vi’，此電壓由晶體管N1’放大并作為互連上以及電阻梯RLos的高與低端上的輸出電壓Vo1’-Voi’輸出。這樣的沒有電阻梯的輸出級本身是公知的并能用作如圖3所示的抽樣裝置THM’的輸出級。利用這種類型的輸出級，能如在根據本發明和圖3所示的(RL)輸入電路示例中一樣組合子范圍裝置RLsm(參見圖1)的電阻梯與輸出級RLos(參見圖3)的電阻梯。
圖5以方框圖形式表示例如用于根據本發明的A/D變換器的微分輸入電路INC’的示例。對應圖3的那些部件具有相應的標號。為了進一步改善輸入電路的性能，此輸入電路最好設計為微分輸入電路。微分輸入電路與單端輸入電路(圖3)相比具有以下優點。
微分實施降低A/D變換器對干擾信號的靈敏度。
所要求的輸入電壓范圍減少2倍，或可以使用較低的電源電壓。
在操作中，輸入電路INC’接收微分輸入信號Vip與Vin，例如輸入端Ip與In上的視頻信號。這些輸入信號Vip與Vin分別利用晶體管P1’、P2’、N1’和N2’、P3、P4、N5與N6進行放大。利用時鐘信號CLK’控制下的開關N4’與N8，這些放大的信號傳送到輸出級OS1和OS2，這些輸出級均包括分別具有電阻R’的電阻梯RLp與RLn。每個輸出級分別具有輸出晶體管N3和N7。為了抽樣信號，每個輸出級OS1、OS2包括電容器C1’、C2’。在輸出端O1p-Oip上，輸入電路提供輸出電壓Vop1-Vopi，而在輸出端O1n-Oin上，輸入電路提供輸出電壓Vonl-Voni。類似于圖3，此輸入電路ICN’還包括電流源Jg1’、Ja1’和Jg2、Ja2，以獲得所要求的晶體管操作和所要求的電阻梯RLp和RLn兩端的電壓差。
類似于圖3，未示出反饋環路，但通過分別將P1’、P4的柵極耦合到輸出端Op1、On1，在P’、P4的柵極上可分別得到電壓Vop1與Von1。如上所述，能耦合這些反饋環路中的一個或多個電阻，以獲得所要求的反饋響應。圖6更具體地表示反饋環路。
在圖6中，示出放大電路AMC，具有兩個輸入端I61、I62和兩個輸出端O61、O62。在每個輸入端上，分別提供輸入信號Vi61和Vi62并利用放大器A61與A62進行放大。這些輸入信號可以具有互補特性。反饋環路包括電阻R61、R62和R63，而電阻R62影響放大電路的公共相位/微分相位特性。
當電阻R62選擇為無窮(即，無連接)，并且電阻R61與R63選擇為零時，得到圖5所示的最簡單的反饋環路。
本發明已根據一些示例進行描述了，但本領域技術人員將完全意識到落入本發明范疇內的許多可選擇方案。
其中子范圍裝置是抽樣裝置輸出級的一部分的此組合輸入電路可以用于不作為A/D變換器的輸入電路的預定應用中。此輸入電路也可以在用于接收音頻和/或視頻信號的接收機、多媒體設備和/或信息讀出設備中使用。
此A/D變換器也可以在例如用于接收RF-AM、RF-FM和/或TV-IF信號的接收機中使用。
權利要求
1.用于A/D變換器的一種輸入電路，其特征在于，此輸入電路包括抽樣裝置，用于抽樣輸入信號并在輸出級上提供抽樣的信號，和子范圍裝置，用于變換所抽樣的信號為子范圍信號，此子范圍裝置是抽樣裝置的輸出級的一部分。
2.根據權利要求1的輸入電路，其特征在于，抽樣裝置的輸出級包括也形成子范圍裝置一部分的電阻梯。
3.根據權利要求1的輸入電路，其特征在于，此輸入電路是微分輸入電路，具有用于接收與處理第一輸入信號的第一抽樣裝置與第一子范圍裝置和用于接收與處理第二輸入信號的第二抽樣裝置與第二子范圍裝置，此第一與第二輸入信號是互補的。
4.一種A/D變換器，具有權利要求1所述的輸入電路。
5.一種接收機，用于接收音頻和/或視頻信號，具有權利要求4所述的A/D變換器。
6.一種多媒體設備，具有權利要求4所述的A/D變換器。
7.一種信息讀出設備，具有權利要求4所述的A/D變換器。
8.一種接收機，用于接收RF-AM、RF-FM和/或TV-IF信號，具有權利要求4所述的A/D變換器。
全文摘要
例如用于A/D變換器的輸入電路主要確定輸入電路(A/D變換器)后面的電路性能。為了同時改善輸入電路的性能和克服高功率耗散的問題,本發明建議使用組合的抽樣裝置和子范圍(sub－ranging)裝置作為輸入電路。
文檔編號H03M1/14GK1262814SQ99800443
公開日2000年8月9日 申請日期1999年1月25日 優先權日1998年2月3日
發明者A·G·W·費內斯, R·J·范德普拉斯切 申請人:皇家菲利浦電子有限公司