隨機編碼非模擬到數(shù)字的轉換的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于對隨機信號編碼模擬信號的方法和系統(tǒng)，編碼的信號然后由 模擬到數(shù)字轉換器轉換為數(shù)字信號，所述模擬到數(shù)字轉換器然后從已編碼的信號解碼對應 于該模擬信號的數(shù)字信號。
【背景技術】
[0002] 各種類型的模擬到數(shù)字轉換器存在W執(zhí)行模擬信號到數(shù)字形式的高保真度轉換。 通常，該樣的模擬-數(shù)字轉換器接收連續(xù)模擬信號作為輸入，然后提供對應于連續(xù)模擬信 號的某些測量方面的數(shù)字信號作為輸出。雖然連續(xù)信號的測量方面通常是振幅，測量的方 面可表示信號的其它特征。在一些情況下，連續(xù)模擬信號是電壓信號，并且在其它情況下， 該連續(xù)模擬信號是電流信號。所產(chǎn)生的數(shù)字信號是通過離散時間和離散振幅定義。
[0003] 各種類型的模擬到數(shù)字轉換器存在，每個具有不同的電路設計。有些模擬至數(shù)字 轉換器，包括逐次逼近、集成商（包括A-2轉換器）、閃存和子分頻器。每種類型的模擬到 數(shù)字轉換器具有如下特性：可向至少基于其線性度、分辨率、帶寬、成本和信號之一的信噪 比的用戶及其應用是有益的。
[0004] 模擬-數(shù)字轉換器的一個普遍問題在于轉換過程引入噪聲。噪聲可大大干擾輸出 信號，并可能導致嚴重的信號退化或信號損失。信號噪聲比（SNR)表示數(shù)字輸出相對于模 數(shù)轉換處理引入的噪聲量的準確度；所W需要具有低噪聲的模數(shù)轉換器客戶選擇具有高信 噪比（SNR)的信號轉換器。在一些轉換器中，該噪聲可W從信號過濾掉，但后一過濾過程需 要額外的時間，當需要快速轉換速度時該是不經(jīng)常期望的。提出的發(fā)明提供了一種解決方 案，W通過在常規(guī)處理之前對隨機信號編碼所需模擬信號而應對過大噪聲，而不使用額外 過濾。而且，本發(fā)明基于獲取的采樣數(shù)量提供信號的高保真轉換。提出的發(fā)明作為替代DC 或低帶寬模擬到數(shù)字的轉換器拓撲結構是特別有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在本發(fā)明中描述一種方法和系統(tǒng)，W通過模擬-數(shù)字轉換器對隨機信號實施編碼 模擬信號，然后，從該編碼信號解碼對應于所述模擬信號的數(shù)字信號。根據(jù)本發(fā)明，包括模 擬信號和隨機信號的至少兩個信號被饋送到能夠執(zhí)行兩個信號的乘法的電路。上述隨機信 號源（其也是本發(fā)明的一部分）生成被饋送到乘法電路的隨機信號。該兩個信號的乘積隨 后被引導到模擬到數(shù)字處理和解碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)將返回對應于模擬信號解碼的數(shù)字信號作 為輸出。
【附圖說明】
[0006] 圖1示出具有本發(fā)明的當前編碼和解碼方面的組件的系統(tǒng)100。
[0007] 圖2A示出了高斯正態(tài)分布曲線和該曲線的特征。
[0008] 圖2B顯示了典型的高斯正態(tài)分布曲線的進一步特征。
[0009] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明進行編碼和解碼的方法300的流程圖。
【具體實施方式】
[0010] 在一個實施例中，本文所討論的隨機信號可W由白標準化噪聲列舉，該意味著擬 合高斯正態(tài)曲線的噪聲信號。高斯正態(tài)曲線通常由下式表示：
[0011]
【主權項】
1. 一種電子電路，用于隨機編碼模擬輸入信號以產(chǎn)生解碼的數(shù)字輸出信號，其中： 模擬乘法電路，模擬乘法電路用于接收模擬輸入信號和隨機信號，并相乘所述模擬輸 入信號和所述隨機信號以生成模擬乘積信號； 至少一個模擬到數(shù)字轉換器，用于將模擬乘積信號轉換成數(shù)字輸出信號；和 控制電路，用于進行算術運算，以對所述數(shù)字輸出信號進行解碼。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中所述隨機信號由隨機信號源產(chǎn)生。
3. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，進一步包括控制電路，用于將數(shù)字輸出信號映射 到量化數(shù)字輸出信號。
4. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中，所述隨機信號是成形為高斯正態(tài)曲線的噪 聲信號。
5. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中所述模擬乘法電路是可變增益放大器。
6. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中所述至少一個模擬到數(shù)字轉換器包括：采樣 模擬乘積信號并保持其值的采樣和保持電路，和量化模擬乘積信號以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號的 量化器。
7. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中所述控制電路通過實施根和平方操作執(zhí)行算 術運算，包括：平方函數(shù)、加法函數(shù)和平方根函數(shù)。
8. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中所述控制電路通過實施根均方運算執(zhí)行算術 裝置，包括：平方函數(shù)、求和函數(shù)、平方根函數(shù)和乘法函數(shù)。
9. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中所述模擬輸入信號是電壓信號和電流信號的 至少一個。
10. 根據(jù)權利要求5所述的電子電路，其中，所述控制電路通過應用乘法函數(shù)進行進一 步的算術運算，其中倍頻因子的除數(shù)是取出的樣品數(shù)量的平方根。
11. 根據(jù)權利要求2所述的電子電路，其中隨機信號源包括至少一個噪聲二極管。
12. 根據(jù)權利要求2所述的電子電路，其中，所述隨機信號源是數(shù)字到模擬轉換器的輸 出，其中數(shù)字到模擬轉換器的輸入是偽隨機噪聲數(shù)字信號。
13. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中，所述模擬乘法電路在電流域或電壓域的至 少一個中相乘模擬輸入信號和隨機信號。
14. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中，用于將模擬乘積信號轉換成數(shù)字輸出信 號的所述至少一個模擬到數(shù)字轉換器包括采樣和保持電路，其采樣模擬乘積信號并保持其 值。
15. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中，用于將模擬乘積信號轉換成數(shù)字輸出信 號的所述至少一個模擬到數(shù)字轉換器包括量化器，其量化模擬乘積信號以產(chǎn)生數(shù)字輸出信 號。
16. 根據(jù)權利要求3所述的電子電路，其中所述控制電路的映射包括抽取器、編程語言 和一系列查找表的至少一個。
17. 根據(jù)權利要求16所述的電子電路，其中所述控制電路執(zhí)行映射端點調(diào)整。
18. 根據(jù)權利要求16所述的電子電路，其中，控制電路映射再線性所述數(shù)字輸出信號 的整體非線性（INL)誤差。
19. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中，所述至少一個模擬-數(shù)字轉換器平行于所 述至少一個附加的模擬到數(shù)字轉換器，用于將模擬乘積信號轉換成數(shù)字輸出信號。
20. 根據(jù)權利要求1所述的電子電路，其中，所述至少一個模擬-數(shù)字轉換器級聯(lián)至少 一個其他的模擬到數(shù)字轉換器，用于將模擬乘積信號轉換成數(shù)字輸出信號。
21. -種模擬-數(shù)字轉換器，它執(zhí)行模擬輸入信號的隨機編碼并解碼數(shù)字輸出信號，其 中： 輸入緩沖器，以接收模擬輸入信號； 隨機信號源，其中，所述隨機信號源從模擬輸入信號獨立地產(chǎn)生隨機信號； 連接到所述輸入緩沖器和隨機信號源的模擬乘法電路，用于相乘所述模擬輸入信號和 所述隨機信號，以生成模擬乘積信號； 采樣和保持電路，采樣所述模擬乘積信號并保持其值； 量化器，其量化所述模擬乘積信號，以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號；和 控制電路，用于執(zhí)行算術運算，對所述數(shù)字輸出信號進行解碼。
22. -種用于在模擬-數(shù)字轉換中隨機編碼的方法，包括以下步驟： 接收模擬輸入信號； 獨立于模擬輸入信號，產(chǎn)生隨機信號； 相乘所述隨機信號和模擬信號，由此產(chǎn)生模擬乘積信號； 使用模擬-數(shù)字轉換器將所述模擬乘積信號轉換為數(shù)字輸出信號； 通過算數(shù)運算解碼所述數(shù)字輸出信號，用于產(chǎn)生解碼的數(shù)字輸出信號；和 映射所述解碼的數(shù)字輸出信號，以提供所述模擬輸入信號的功率測量。
23. -種用于隨機編碼模擬輸入信號以產(chǎn)生解碼的數(shù)字輸出信號的電子電路，包括： 輸入緩沖器，以接收模擬輸入信號； 隨機信號源，其中，所述隨機信號源從模擬輸入信號獨立地產(chǎn)生隨機信號； 連接到所述輸入緩沖器和隨機信號源的模擬乘法電路，用于相乘所述模擬輸入信號和 所述隨機信號，以生成模擬乘積信號； 至少一個模擬到數(shù)字轉換器，用于將模擬乘積信號轉換成數(shù)字輸出信號；和 控制電路，用于執(zhí)行算術運算，以對所述數(shù)字輸出信號進行解碼。
24. 根據(jù)權利要求7所述的電子電路，其進一步包含控制電路，用于執(zhí)行其他的數(shù)字處 理，以解決除法功能，其中除數(shù)是采取的樣本數(shù)的平方根，n。
25. 根據(jù)權利要求6所述的電子電路，其中，所述采樣和保持電路和量化器被替換為嵌 入的電子電路，用于隨機編碼所述模擬輸入信號以產(chǎn)生解碼的數(shù)字輸出信號，包括： 嵌入式模擬乘法電路，所述嵌入模擬乘法電路用于接收模擬輸入信號和隨機信號并相 乘所述模擬輸入信號和所述隨機信號，以生成嵌入的模擬乘積信號； 至少一個嵌入式模擬到數(shù)字轉換器，用于將所述嵌入模擬乘積信號轉換成嵌入數(shù)字輸 出信號；和 嵌入式控制電路，執(zhí)行算術運算，用于對所述嵌入數(shù)字輸出信號進行解碼。
26. 根據(jù)權利要求16所述的電子電路，其中所述控制電路映射校準增益誤差。
27. 根據(jù)權利要求16所述的電子電路，其中所述控制電路映射校準偏移誤差。
【專利摘要】本發(fā)明涉及隨機編碼非模擬到數(shù)字的轉換。一種用于對隨機信號編碼模擬信號的方法和系統(tǒng)，編碼的信號然后由模擬到數(shù)字轉換器轉換成數(shù)字信號，所述模擬到數(shù)字轉換器隨后從已編碼的信號解碼對應于模擬信號的數(shù)字信號。上述隨機信號可成形為高斯正態(tài)曲線的噪聲信號。編碼處理由乘法電路執(zhí)行，其相乘模擬信號和隨機信號，產(chǎn)生模擬到數(shù)字轉換的乘積信號。在模擬到數(shù)字轉換期間，所述乘積信號被進行解碼。使用算術運算(其可是和平方根函數(shù)或根均方函數(shù))進行解碼。然后解碼后的信號被映射以解決偏移誤差、增益誤差和端點調(diào)整。其結果是對應于該模擬信號的解碼數(shù)字信號。
【IPC分類】H03M1-12
【公開號】CN104702283
【申請?zhí)枴緾N201410719994
【發(fā)明人】T·M·麥克勒奧德
【申請人】美國亞德諾半導體公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月2日
【公告號】DE102014117457A1, US9077363, US20150155878