CN102377433A - 模数转换器和模数转换器电路电压控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了模数转换器和模数转换器电路电压控制方法，该模数转换器包括：自动增益控制电路，其改变模拟信号的输入振幅并将该模拟信号输出到将该模拟信号转换为数字信号的模数转换器电路；以及第一检测部分，其将自动增益控制电路输出的模拟信号的输出范围与预定的电压范围相比较，并基于比较结果而控制自动增益控制电路输出的模拟信号的输出范围。

Description

模数转换器和模数转换器电路电压控制方法

技术领域

本公开涉及模数(AD)转换器和模数转换器电路电压控制方法。

背景技术

当模数转换器电路用于进行数字信号处理时，将输入的模拟信号精确地转换为数字信号对于该转换器电路之后的信号处理而言是非常重要的。因此，通常将自动增益控制(AGC)电路布置在模数转换器电路之前的级。通过这样做，不会丢失波形信息，并且也不会损失分辨率。由此，模拟信号的振幅水平受到自动控制，并且模拟输入信号的振幅范围被设置成大致匹配于动态范围。

此外，在高速无线通信装置中用于接收处理的模数转换器电路(闪烁型，flash type)将基准电压划分成多个等级，并分别将每个划分的电压与模拟输入电压相比较。同时，该模数转换器电路将比较结果编码为二进制编码的数字值。此时，根据该基准电压确定上述模数转换器电路的模拟输入动态范围。特别地，当进行与广播或通信相关的信号处理时，可以设想传输路径上的损失，因此将模拟信号水平保持在恒定范围内是必要的。

这里，作为一种用于自动控制模拟信号的振幅水平的方法，存在使用(通过将从模数转换器电路的数字输出中提取的信号的振幅值与预定的设定值相比较而获得的)差分数据来可变地设置确定模数转换器电路的模拟输入动态范围的基准电压的技术(参见日本专利申请公开第JP-A-1-37121号和日本专利申请公开第JP-A-09-116435号)。

通过使用该技术，可以使模拟输入信号的动态范围与基准电压之间的电压差(VOH-VOL)相匹配，并且获得能够恒定地最大限度地利用模数转换器电路的量化分辨率的结构。此外，由于不必对模拟输入信号进行增益控制，所以不需要自动增益控制(AGC)电路。

发明内容

由于在上述技术中基准电压被调节，所以量化分辨率的宽度(1LSB(最低有效位))改变，并且因此对模数转换器电路的操作制约变得更严格。另外，为了使用数字输出，必须使用脉宽调制(PWM)来从数字转换为模拟、使用低通滤波器来平滑输出以获得增益控制信号GCNT、以及提供用于将GCNT信号反馈到输入侧的路径。另外的缺点是，为了使模拟信号通过模数转换器电路并使模拟输入收敛，需要过多量的时间。例如在日本专利申请公开第JP-A-7-50583号中描述了与上文描述的技术相类似的技术(调节基准电压并使其匹配的技术)。

特别地，当使用非常精细的处理时，每个晶体管和电阻元件等之间的相对变化的影响使模拟输入的收敛时间变得显著可见，并且通常执行使得尽可能放宽对量化分辨率的宽度的制约条件的设计。

此外，已知类似的技术，在该技术中，在通过自动增益控制电路放大到一定水平之后，通过将基准电压改变到模拟输入振幅来调节基准电压并使其匹配(例如，参见日本专利申请公开第JP-A-8-154106号)。通过使用该技术，可以使量化分辨率的宽度(1LSB)保持在模数转换器电路的操作制约条件之内，从而克服上述调节基准电压并使其匹配的技术的问题。

然而，在通过自动增益控制电路放大到一定水平之后通过将基准电压改变到模拟输入振幅来调节基准电压并使其匹配的该技术中，需要二阶段的调节序列(在自动增益控制电路中将模拟输入振幅调节到基准水平的步骤，以及随后调节基准电压调节并使基准电压与已变成基准水平的输入振幅相匹配的步骤)。结果，花费了不必要的量的时间来使操作状态收敛。当在高速无线通信中的发送操作和接收操作之间的切换中收敛时间制约严格时，这是特别不利的。

鉴于上述情况，希望提供一种新颖的改进的模数转换器及模数转换器电路电压控制方法，其能够缩短模数转换期间模拟输入振幅的收敛时间，并能够最大限度地利用模数转换器电路的设想的量化分辨率。

根据本公开的实施例，提供了一种模数转换器，该模数转换器包括：自动增益控制电路，该自动增益控制电路改变模拟信号的输入振幅，并将该模拟信号输出到将该模拟信号转换为数字信号的模数转换器电路；以及第一检测部分，该第一检测部分将由该自动增益控制电路输出的模拟信号的输出范围与预定的电压范围相比较，并基于比较结果而控制由该自动增益控制电路输出的模拟信号的输出范围。

所述第一检测部分可以将由该自动增益控制电路输出的模拟信号的输出范围与该模数转换器电路的基准电压相比较，并且可以基于比较结果而控制由该自动增益控制电路输出的模拟信号的输出范围。

在由该自动增益控制电路输出的模拟信号的输出范围超过所述基准电压的范围的时间段期间，该第一检测部分可以输出表示该自动增益控制电路的输出超过该模数转换器电路的基准电压范围的信号。

由该第一检测部分输出的信号可以是脉冲。

该模数转换器还可以包括第二检测部分，该第二检测部分根据该自动增益控制电路的输出而控制由该自动增益控制电路输出的模拟信号的输出范围，使得该模拟信号的输出范围为所选择的范围。

该模数转换器还可以包括性能比较部分，该性能比较部分将使用第一检测部分获得的模数转换器电路的模数转换性能与使用第二检测部分获得的模数转换器电路的模数转换性能相比较。该性能比较部分可以从第一检测部分的波检测和第二检测部分的波检测当中选择使所述模数转换器电路的模数转换性能较优的波检测。

该模数转换器还可以包括性能比较部分，该性能比较部分对使用第一检测部分获得的模数转换器电路的模数转换性能、使用第二检测部分获得的模数转换器电路的模数转换性能、以及使用第一检测部分和第二检测部分获得的模数转换器电路的模数转换性能进行比较。该性能比较部分可以从第一检测部分的波检测、第二检测部分的波检测、以及第一检测部分和第二检测部分的波检测当中选择使该模数转换器电路的模数转换性能较优的波检测。

该模数转换器还可以包括基准电压调节部分，该基准电压调节部分改变该模数转换器电路的基准电压。

该模数转换器电路可以是闪烁型模数转换器电路。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种模数转换器电路电压控制方法，包括：通过改变模拟信号的输入振幅并将该模拟信号输出到将该模拟信号转换为数字信号的模数转换器电路，来进行增益控制；通过将在进行所述增益控制时输出的模拟信号的输出范围与预定的电压范围相比较并基于比较结果控制在进行所述增益控制时输出的模拟信号的输出范围，来进行波检测。

根据以上描述的本公开，提供了一种新颖的改进的模数转换器及模数转换器电路电压控制方法，其能够缩短模数转换期间模拟输入振幅的收敛时间，并能够最大限度地利用模数转换器电路的设想的量化分辨率。

附图说明

图1是示出了根据本公开的实施例的模数转换器100的说明图；

图2是示出了模数转换器电路120的配置示例的说明图；

图3是示出了图示根据本公开的实施例的模数转换器100的电路操作的波形的说明图；

图4是示出了波检测部分140的配置示例的说明图；

图5是示出了根据本公开的实施例的模数转换器100的操作的流程图；

图6是示出了当模拟输入信号振幅大于基准电压之间的差时的模拟输入信号VIN、基准电压VOH和VOL以及由波检测部分140产生的脉冲VPULSE的波形的说明图；

图7是示出了当模拟输入信号振幅小于基准电压之间的差时的模拟输入信号VIN、基准电压VOH和VOL以及由波检测部分140产生的脉冲VPULSE的波形的说明图；

图8是示出了根据本公开的实施例的模数转换器100的变型例的说明图；

图9是示出了根据本公开的实施例的模数转换器100的变型例的说明图；

图10是示出了设置有已知的模数转换器电路的数字解调器电路10的配置示例的说明图；以及

图11是示出了使模数转换器电路的基准电压改变的方式的说明图。

具体实施方式

下面参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，用相同的附图标记表示具有基本上相同的功能和结构的结构要素，并且省略对这些结构要素的重复说明。

注意，将按照以下顺序进行描述。

1.已知技术的问题

2.本公开的实施例

2-1.模数转换器的配置示例

2-2.模数转换器的操作

2-3.模数转换器的变型例

3.结论

1.已知技术的问题

首先，将给出对已知技术以及与该已知技术相关的问题的说明。图10是示出设置有已知的模数转换器电路的数字解调器电路10的配置示例的说明图。图10示出数字解调器电路10的结构，其采用了以下技术：使用通过将从数字输出中提取的信号的振幅值与预定的设定值相比较而获得的差分数据来将用于确定模拟输入动态范围的基准电压设置为可变的。

如图10中所示，数字解调器电路10包括模数转换器电路11、I通道检测电路12和Q通道检测电路13、低通滤波器(LPF)14和LPF 15、加法器电路16、水平传感器17、脉宽调制(PWM)产生器18和基准电压可变水平产生电路19。

模数转换器电路11将模拟输入信号转换为数字输入信号并输出该数字信号，该模数转换器电路11是闪烁型模数转换器(flash ADconverter)电路。模数转换器电路11例如对已使用预定调制方案(例如QPSK调制)调制后的模拟输入信号进行模数转换并输出模数转换后的信号。

I通道检测电路12对模数转换器电路11进行检测处理并输出I通道的基带信号。类似地，Q通道检测电路13对模数转换器电路11进行检测处理并输出Q通道的基带信号。LPF 14和LPF 15分别对I通道检测电路12和Q通道检测电路13进行滤波。加法器电路16将LPF 14和LPF 15的输出相加并将相加后的值输出到水平传感器17。

水平传感器17接收来自加法器电路16的输出，并监测基带信号的信号水平。水平传感器17将监测基带信号水平的结果输出到PWM产生器18。

PWM产生器18对从水平传感器17接收到的基带信号水平的监测结果进行数模(DA)转换，并输出数模转换后的信号。通过由电阻器R3和电容器C2形成的低通滤波器来使PWM产生器18的输出平滑化，并将该输出作为增益控制信号GCNT而传送到基准电压可变水平产生电路19。

基准电压可变水平产生电路19接收从PWM产生器18和该低通滤波器供应的增益控制信号GCNT，并使用该增益控制信号GCNT来控制模数转换器电路11的基准电压。使用增益控制信号GCNT来控制模数转换器电路11的基准电压的方法例如是使用可变电阻器控制模数转换器电路11的基准电压的方法，其中该可变电阻器的电阻值根据增益控制信号GCNT而变化。

如上所述，通过使用该技术，由于模拟输入动态范围与基准电压之间的电压差(VOH-VOL)相匹配，所以获得能够恒定地最大限度地利用该模数转换器电路的量化分辨率的结构。此外，不必对模拟输入信号进行增益控制，因此不需要自动增益控制(AGC)电路。

然而，在该已知技术中，如图11中所示，调节模数转换器电路的基准电压VOH和VOL。通过将基准电压VOH和VOL调节为基准电压VOH’和VOL’，使输入到模数转换器电路11的模拟输入信号VIN的振幅与基准电压相匹配。这样，模数转换器电路11的量化分辨率的宽度(1LSB)改变，并且因此对模数转换器电路的操作制约变得严格。

另外，为了使用该数字输出，必须使用脉宽调制(PWM)来从数字转换为模拟、使用低通滤波器来使该输出平滑化以获得增益控制信号GCNT、以及提供用于将该GCNT信号反馈给输入侧的路径。另外的缺点是，为了使模拟信号通过模数转换器电路并使模拟信号收敛，需要过多量的时间。

这里，在下面将描述的根据本公开的实施例的模数转换器中，首先并不调节基准电压VOH和VOL，而是调节模拟输入信号的振幅。这样，缩短了模拟输入振幅的收敛时间，并且可以最大限度地利用该模数转换器电路的设想的量化分辨率。

2.本公开的实施例

一种模数转换器，包括：自动增益控制电路，所述自动增益控制电路改变模拟信号的输入振幅并将所述模拟信号输出到模数转换器电路，所述模数转换器电路将所述模拟信号转换为数字信号；以及第一检测部分，所述第一检测部分将由所述自动增益控制电路输出的所述模拟信号的输出范围与预定的电压范围相比较，并基于比较结果而控制由所述自动增益控制电路输出的所述模拟信号的所述输出范围。

一种模数转换器电路电压控制方法，包括：通过改变模拟信号的输入振幅并将所述模拟信号输出到将所述模拟信号转换为数字信号的模数转换器电路，来进行增益控制；以及通过将在进行所述增益控制时输出的模拟信号的输出范围与预定电压范围相比较并基于比较结果来控制在进行所述增益控制时输出的所述模拟信号的输出范围，来进行波检测。

2-1.模数转换器的配置示例

接下来说明根据本公开的实施例的模数转换器的配置示例。图1是示出根据本公开的实施例的模数转换器100的说明图。在下文中，将参考图1说明根据本公开的实施例的模数转换器100的配置。

如图1中所示，根据本公开的实施例的模数转换器100包括自动增益控制电路(AGC)110、模数转换器电路120、基准电压可变水平产生电路130和波检测部分140。

自动增益控制电路110是根据预定放大系数放大模拟输入信号并输出放大后的信号的电路。该自动增益控制电路110可以使用从波检测部分140供应的增益控制信号GCNT来改变上述的放大系数。

模数转换器电路120是闪烁型模数转换器电路，其将从自动增益控制电路110供应的、已根据所述预定放大系数而放大后的模拟输入信号转换为数字信号，并输出该数字信号。该闪烁型模数转换器电路具有并行布置的多个比较器，并且同时将该模拟输入信号与多个基准信号相比较，由此可以通过一次比较将模拟值转换为数字值。从外部源将基准电压VOH和VOL供应给模数转换器电路120。模数转换器电路120使用基准电压VOH和VOL来将从自动增益控制电路110供应的模拟输入信号转换为数字信号，并输出该数字信号。

图2是示出作为闪烁型模数转换器电路的模数转换器电路120的配置示例的说明图。如图2中所示，模数转换器电路120包括：由电阻器R0、R1、R2至Rn-2、Rn-1和Rn构成的电阻器梯形电路(resistorladder)，放大器AMP1、AMP2至AMPn-1和AMPn，比较器CMP1、CMP2、CMP3至CMPn-2、CMPn-1和CMPn，以及编码器122；模数转换器电路120接收供应的模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号，并输出该数字信号。

通过具有上述配置，模数转换器电路120可以将输入的模拟信号转换为数字信号并输出该数字信号。当然，不用说，模数转换器电路120不局限于图2所示的模数转换器电路。

基准电压可变水平产生电路130控制模数转换器电路120的基准电压VOH和VOL。通过使用基准电压可变水平产生电路130来改变模数控制器电路120的基准电压VOH和VOL的值，可以使供应给模数转换器电路120的模拟输入信号的动态范围与基准电压之间的电压差(VOH-VOL)相匹配。

波检测部分140对从自动增益控制电路110供应的、根据预定放大系数放大后的模拟输入信号的振幅与从基准电压可变水平产生电路130供应的基准电压VOH和VOL之间的差进行比较(检测)。

如果模拟输入信号的振幅与基准电压差之间的比较的结果是模拟输入信号的振幅较大，则波检测部分140将增益控制信号GCNT输出到自动增益控制电路110，以使放大系数降低。另一方面，如果模拟输入信号的振幅与基准电压差之间的比较的结果是模拟输入信号的振幅较小，则波检测部分140无任何输出。这样，自动增益控制电路110进行控制以使放大系数升高，直到从波检测部分140输出增益控制信号GCNT为止。

例如，可以使用当模拟输入信号的振幅超过基准电压差时处于高状态的脉冲来产生增益控制信号GCNT。通过产生这种类型的脉冲，波检测部分140可以根据脉冲的长度来控制自动增益控制电路110的增益。

图3是示出了说明根据本公开的实施例的模数转换器100的电路操作的波形的说明图。根据本公开的实施例的模数转换器100具有能够自动控制模拟输入信号VIN的振幅的自动调节功能以及使用基准电压可变水平产生电路130来控制基准电压的手动调节功能。

通过将模拟输入信号VIN的振幅与基准电压之间的电压差(VOH-VOL)相比较，根据本公开的实施例的模数转换器100可以使供应给模数转换器电路120的模拟输入信号的动态范围与基准电压之间的电压差(VOH-VOL)相匹配，而不需要调节基准电压。这样，根据本公开的实施例的模数转换器100可以最大限度地利用该模数转换器电路120的设想的量化分辨率。

在上文中，参考图1说明了根据本公开的实施例的模数转换器100的配置。接下来，说明在根据本公开的实施例的模数转换器100中包括的波检测部分140的配置示例。

图4是示出波检测部分140的配置示例的说明图。在下文中，将参考图4说明波检测部分140的配置示例。

如图4中所示，波检测部分140包括比较器142、回路滤波器144和增益控制信号输出电路146。

比较器142接收由自动增益控制电路110放大后的模拟输入信号VIN的振幅以及来自基准电压可变水平产生电路130的基准电压VOH和VOL，并将模拟输入信号VIN的振幅与基准电压差(VOH-VOL)相比较。

如果该比较的结果是模拟输入信号VIN的振幅较大，则在模拟输入信号VIN的振幅较大的时间段期间，比较器142向回路滤波器144输出处于高状态的脉冲。另一方面，如果该比较的结果是模拟输入信号VIN的振幅较小，则比较器142向回路滤波器144输出仍处于低状态的脉冲。

回路滤波器144从由比较器142输出的脉冲中去除交流(AC)分量。回路滤波器144的输出被传送到增益控制信号输出电路146。

增益控制信号输出电路146接收由比较器142输出的已通过回路滤波器144的脉冲。然后，增益控制信号输出电路146根据接收到的脉冲而产生和输出对自动增益控制电路110的放大系数进行控制的增益控制信号GCNT。自动增益控制电路110使用从增益控制信号输出电路146输出的增益控制信号GCNT来改变放大系数。

通过以这种方式配置波检测部分140，可以将模拟输入信号的振幅与基准电压之间的差相比较，并且可以根据比较结果来控制自动增益控制电路110的放大系数。这样，根据本公开的实施例的模数转换器100缩短了模数转换期间模拟输入振幅的收敛时间，并且由于基准电压不变，因此可以最大限度地利用该模数转换器电路120的设想的量化分辨率。

在上文中，参考图4说明了波检测部分140的配置示例。接下来，将说明根据本公开的实施例的模数转换器100的操作。

2-2.模数转换器的操作

图5是示出根据本公开的实施例的模数转换器100的操作的流程图。在下文中，将参考图5说明根据本公开的实施例的模数转换器100的操作。

在根据本公开的实施例的模数转换器100中，当输入模拟信号时，自动增益控制电路110放大该模拟输入信号。除了将放大后的模拟输入信号输出到模数转换器电路120以外，自动增益控制电路110还将放大后的模拟输入信号输出到波检测部分140。

波检测部分140接收由自动增益控制电路110放大后的模拟输入信号以及来自基准电压可变水平产生电路130的基准电压VOH和VOL，然后将模拟输入信号的振幅与基准电压之间的差相比较(步骤S101)。由图4中所示的比较器142进行模拟输入信号的振幅与基准电压之间的差的比较。

当在上述的步骤S101中将模拟输入信号的振幅与基准电压之间的差进行了比较时，接下来，波检测部分140确定模拟输入信号的振幅与基准电压之间的差之间的大小关系(步骤S102)。通过图4中所示的比较器142确定模拟输入信号的振幅与基准电压之间的差之间的大小关系。

当上述步骤S102的确定结果表示模拟输入信号的振幅大于基准电压之间的差时，波检测部分140输出增益控制信号GCNT，以降低自动增益控制电路110的放大系数(步骤S103)。

另一方面，当上述步骤S102的确定结果表示模拟输入信号的振幅小于基准电压之间的差时，波检测部分140停止输出使自动增益控制电路110的放大系数降低的增益控制信号GCNT(步骤S104)。

图6是示出在模拟输入信号的振幅大于基准电压之间的差的情况下的模拟输入信号VIN、基准电压VOH和VOL、以及由波检测部分140产生的脉冲VPULSE的波形的说明图。另外，图7是示出在模拟输入信号的振幅小于基准电压之间的差的情况下的模拟输入信号VIN、基准电压VOH和VOL、以及由波检测部分140产生的脉冲VPULSE的波形的说明图。

如图6中所示，当模拟输入信号的振幅大于基准电压之间的差时，在模拟输入信号的振幅超过基准电压之间的差的时间段期间，波检测部分140产生处于高状态的脉冲VPULSE。另一方面，如图7中所示，当模拟输入信号的振幅小于基准电压之间的差时，波检测部分140输出仍处于低状态的脉冲VPULSE。

这样，通过在模拟输入信号的振幅超过基准电压差时产生处于高状态的脉冲，波检测部分140可以根据高状态脉冲的长度进行控制以使自动增益控制电路110的增益降低。此外，通过在模拟输入信号的振幅小于基准电压之间的差时输出仍处于低状态的脉冲，波检测部分140可以进行控制以使自动增益控制电路110的增益升高。

接下来，模数转换器100判断模数转换处理是否已经结束(步骤S105)。如果模数转换处理未结束，则处理返回到上述步骤S101，并且继续模拟输入信号的振幅与基准电压之间的差的比较。另一方面，如果模数转换处理已结束，则该操作结束。

上面说明了根据本公开的实施例的模数转换器100的操作。通过进行这些类型的操作，根据本公开的实施例的模数转换器100可以自动地将模拟输入信号的振幅与基准电压相匹配，由此可以缩短模拟输入振幅的收敛时间，并且可以最大限度地利用模数转换器电路120的设想的量化分辨率。

2-3.模数转换器的变型例

接下来，将说明根据本公开的实施例的模数转换器100的变型例。图8是示出根据本公开的实施例的模数转换器100的变型例的配置的说明图。在下文中，将参考图8说明根据本公开的实施例的模数转换器100的变型例。

当与图1中所示的模数转换器100相比时，在图8中所示的模数转换器100中，波检测部分140成为第一检测部分141，并且还新增加了第二检测部分150。

第一检测部分141具有与上述波检测部分140相同的配置和功能。另一方面，第二检测部分150不比较基准电压VOH和VOL之间的差，而是将(预先设置的)所选择的振幅与自动增益控制电路110的输出相比较，并输出增益控制信号GCNT以控制自动增益控制电路110的放大系数，使得可以获得所选择的振幅。

这样，由于图8中所示的模数转换器100设置有两个检测部分，因此图8中所示的模数转换器100不仅进行与基准电压VOH和VOL之间的差的比较，而且还进行与预先设置的所选择的振幅的比较，由此，与只进行与基准电压VOH和VOL之间的差的比较的情况相比，可以获得具有更高精确度的反馈。然后，由于设置有两个检测部分并通过不仅进行与基准电压VOH和VOL之间的差的比较而且还进行与预先设置的所选择的振幅的比较，图8中所示的模数转换器100可以自动地使模拟输入信号的振幅与所选择的振幅相匹配，缩短模拟输入振幅的收敛时间，以及可以最大限度地利用该模数转换器电路的设想的量化分辨率。

注意，与上述波检测部分140相类似地，第二检测部分150可以具有如下结构：在该结构中，产生在预先设置的所选择的振幅被超过的时间段期间处于高状态的脉冲，并根据该脉冲产生增益控制信号GCNT。

图9是示出根据本公开的实施例的模数转换器100的另一变型例的结构的说明图。在下文中，将参考图9说明根据本公开的实施例的模数转换器100的该另一变型例。

与图8中所示的模数转换器100相比，图9中所示的模数转换器100具有其中新增加了性能监测/选择信号产生部分160以及开关S1和S2的结构。

性能监测/选择信号产生部分160接收模数转换器电路120的输出Dout，并监测模数转换器电路120的输出Dout的模数转换性能。例如，可以获取模数转换器电路120的输出Dout的信噪(S/N)比作为模数转换性能。根据对模数转换器电路120的输出Dout的模数转换性能的监测的结果，性能监测/选择信号产生部分160随后产生和输出选择信号，该选择信号用于确定是选择第一检测部分141的波检测还是选择第二检测部分150的波检测。

由性能监测/选择信号产生部分160输出的选择信号是用于使开关S1和S2在接通和断开之间切换的信号。开关S1和S2的每个可以例如是MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)。

例如可以通过以下方式进行用于通过性能监测/选择信号产生部分160监测模数转换器电路120的输出Dout的模数转换性能的处理。

首先，通过接通开关S1并断开开关S2，图9中所示的模数转换器100使用模数转换器电路120对已根据第一检测部分141的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号进行模数转换，并将该模数转换的结果暂时存储在性能监测/选择信号产生部分160中。例如，性能监测/选择信号产生部分160暂时存储已根据第一检测部分141的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号被输入至的模数转换器电路120的输出Dout的S/N比。

接下来，通过断开开关S1并接通开关S2，图9中所示的模数转换器100使用模数转换器电路120对已根据第二检测部分150的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号进行模数转换，并将该模数转换的结果暂时存储在性能监测/选择信号产生部分160中。例如，性能监测/选择信号产生部分160暂时存储根据第二检测部分150的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号被输入至的模数转换器电路120的输出Dout的S/N比。

另外，通过将开关S1和S2这二者都接通，图9中所示的模数转换器100使用模数转换器电路120对已根据第一检测部分141和第二检测部分150的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号进行模数转换，并将该模数转换的结果暂时存储在性能监测/选择信号产生部分160中。例如，性能监测/选择信号产生部分160暂时存储已根据第一检测部分141和第二检测部分150的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号被输入至的模数转换器电路120的输出Dout的S/N比。

然后，性能监测/选择信号产生部分160比较对根据这三种类型的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号进行模数转换的结果，并产生和输出选择信号以选择具有优选的模数转换结果的波检测。更具体地，对根据这三种类型的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号的S/N比进行比较，并产生和输出选择信号以选择具有优选的结果的波检测。

例如，当针对已根据第一检测部分141的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号的模数转换结果是优选的时，性能监测/选择信号产生部分160产生和输出选择信号以接通开关S1并断开开关S2。

此外，当针对根据第二检测部分150的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号的模数转换结果是优选的时，性能监测/选择信号产生部分160产生和输出选择信号以断开开关S1并接通开关S2。

而当针对根据第一检测部分141和第二检测部分150的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号的模数转换结果是优选的时，性能监测/选择信号产生部分160产生和输出选择信号以接通开关S1和S2这二者。

以这种方式，通过比较针对根据这些类型的检测结果进行了增益控制后的模拟输入信号的模数转换的结果并选择其模数转换结果是优选的波检测，图9中所示的模数转换器100能够实现更良好的模数转换处理。

应当指出，性能监测/选择信号产生部分160的对模数转换性能的验证可以仅在启动模数转换器100时进行一次，或者可以定期地进行。

3.结论

根据如上所述的本公开的实施例，提供了该模数转换器，其可以使用波检测部分140来将模数转换器电路120的基准电压VOH和VOL之间的差与通过自动增益控制电路110放大后的模拟输入信号的振幅相比较，并且可以根据比较结果改变自动增益控制电路110的放大系数。

波检测部分140将模数转换器电路120的基准电压VOH和VOL之间的差与通过自动增益控制电路110放大后的模拟输入信号的振幅相比较，如果模拟输入信号的振幅超过基准电压VOH和VOL之间的差，则波检测部分140产生在模拟输入信号的振幅超过基准电压VOH和VOL之间的差的时间段期间产生处于高状态的脉冲。然后，波检测部分140基于该脉冲产生改变自动增益控制电路110的放大系数的增益控制信号GCNT，并将该增益控制信号GCNT输出到自动增益控制电路110。

这样，通过自动增益控制电路110放大后的模拟输入信号的振幅可以自动地与模数转换器电路120的基准电压VOH和VOL之间的差相匹配。可以缩短模拟输入振幅的收敛时间，并且可以最大限度地利用该模数转换器电路的设想的量化分辨率。

另外，根据本公开的实施例的模数转换器100可以使用基准电压可变水平产生电路130来手动地改变模数转换器电路120的基准电压VOH和VOL。这样，例如，如果模拟输入信号的强度弱，并且即使当通过自动增益控制电路110进行放大时在放大中也包括噪声且不能进行有效的模数转换，则可以通过使用基准电压可变水平产生电路130改变模数转换器电路120的基准电压VOH和VOL来使模拟输入信号的动态范围与基准电压相匹配。

参考附图详细描述了本公开的示例性实施例。然而，本公开不局限于上面描述的示例。本领域的技术人员应该理解，可以根据设计需求和其它因素进行各种变型、组合、子组合和变更，只要所述变型、组合、子组合和变更在所附权利要求或其等同内容的范围内即可。

本公开包含与2010年8月24日在日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-187371中公开的主题相关的主题，其全部内容通过引用包含于此。

Claims (19)

1.一种模数转换器，包括：

自动增益控制电路，所述自动增益控制电路改变模拟信号的输入振幅并将所述模拟信号输出到模数转换器电路，所述模数转换器电路将所述模拟信号转换为数字信号；以及

第一检测部分，所述第一检测部分将由所述自动增益控制电路输出的所述模拟信号的输出范围与预定的电压范围相比较，并基于比较结果而控制由所述自动增益控制电路输出的所述模拟信号的所述输出范围。

2.根据权利要求1所述的模数转换器，

其中所述第一检测部分将由所述自动增益控制电路输出的所述模拟信号的所述输出范围与所述模数转换器电路的基准电压相比较，并基于比较结果而控制由所述自动增益控制电路输出的所述模拟信号的所述输出范围。

3.根据权利要求2所述的模数转换器，

其中，在由所述自动增益控制电路输出的所述模拟信号的所述输出范围超过所述基准电压的范围的时间段期间，所述第一检测部分输出表示所述自动增益控制电路的输出超过所述模数转换器电路的所述基准电压的范围的信号。

4.根据权利要求3所述的模数转换器，其中所述第一检测部分通过输出所述表示所述自动增益控制电路的输出超过所述模数转换器电路的所述基准电压的范围的信号来进行控制以使所述自动增益控制电路的增益降低。

5.根据权利要求2所述的模数转换器，

其中，在由所述自动增益控制电路输出的所述模拟信号的所述输出范围小于所述基准电压的范围的时间段期间，所述第一检测部分停止输出表示所述自动增益控制电路的输出超过所述模数转换器电路的所述基准电压的范围的信号，或者输出表示所述自动增益控制电路的输出小于所述模数转换器电路的所述基准电压的范围的信号。

6.根据权利要求5所述的模数转换器，其中所述第一检测部分通过停止输出所述表示所述自动增益控制电路的输出超过所述模数转换器电路的所述基准电压的范围的信号来进行控制以使所述自动增益控制电路的增益停止降低，或者通过输出所述表示所述自动增益控制电路的输出小于所述模数转换器电路的所述基准电压的范围的信号来进行控制以使所述自动增益控制电路的增益升高。

7.根据权利要求3或5所述的模数转换器，

其中由所述第一检测部分输出的所述信号为脉冲。

8.根据权利要求1所述的模数转换器，还包括：

第二检测部分，所述第二检测部分根据所述自动增益控制电路的输出而控制由所述自动增益控制电路输出的所述模拟信号的所述输出范围，使得所述模拟信号的所述输出范围为所选择的范围。

9.根据权利要求8所述的模数转换器，

其中，在所述模拟信号的所述输出范围超过所述所选择的范围的时间段期间，所述第二检测部分输出表示所述自动增益控制电路的输出超过所述所选择的范围的信号。

10.根据权利要求9所述的模数转换器，

其中，所述第二检测部分通过输出所述表示所述自动增益控制电路的输出超过所述所选择的范围的信号来进行控制以使所述自动增益控制电路的增益降低。

11.根据权利要求8所述的模数转换器，

其中，在所述模拟信号的所述输出范围小于所述所选择的范围的时间段期间，所述第二检测部分停止输出表示所述自动增益控制电路的输出超过所述所选择的范围的信号，或者输出表示所述自动增益控制电路的输出小于所述所选择的范围的信号。

12.根据权利要求11所述的模数转换器，

其中，所述第二检测部分通过停止输出表示所述自动增益控制电路的输出超过所述所选择的范围的信号来进行控制以使所述自动增益控制电路的增益停止降低，或者通过输出表示所述自动增益控制电路的输出小于所述所选择的范围的信号来进行控制以使所述自动增益控制电路的增益升高。

13.根据权利要求9或11所述的模数转换器，

其中，由所述第二检测部分输出的所述信号为脉冲。

14.根据权利要求8所述的模数转换器，还包括：

性能比较部分，所述性能比较部分将使用所述第一检测部分获得的所述模数转换器电路的模数转换性能与使用所述第二检测部分获得的所述模数转换器电路的模数转换性能相比较，

其中，所述性能比较部分从所述第一检测部分的波检测和所述第二检测部分的波检测当中选择使得所述模数转换器电路的模数转换性能较优的波检测。

15.根据权利要求8所述的模数转换器，还包括：

性能比较部分，所述性能比较部分对使用所述第一检测部分获得的所述模数转换器电路的模数转换性能、使用所述第二检测部分获得的所述模数转换器电路的模数转换性能、以及使用所述第一检测部分和所述第二检测部分获得的所述模数转换器电路的模数转换性能进行比较，

其中，所述性能比较部分从所述第一检测部分的波检测、所述第二检测部分的波检测、以及所述第一检测部分和所述第二检测部分的波检测当中选择使得所述模数转换器电路的模数转换性能较优的波检测。

16.根据权利要求14或15所述的模数转换器，其中所述性能比较部分的操作在启动所述模数转换器时执行一次，或者定期地执行。

17.根据权利要求2所述的模数转换器，还包括：

基准电压调节部分，所述基准电压调节部分改变所述模数转换器电路的所述基准电压。

18.根据权利要求1所述的模数转换器，

其中所述模数转换器电路是闪烁型模数转换器电路。

19.一种模数转换器电路电压控制方法，包括：

通过改变模拟信号的输入振幅并将所述模拟信号输出到将所述模拟信号转换为数字信号的模数转换器电路，来进行增益控制；以及

通过将在进行所述增益控制时输出的模拟信号的输出范围与预定的电压范围相比较并基于比较结果来控制在进行所述增益控制时输出的所述模拟信号的输出范围，来进行波检测。

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