CN107872229B - 模数转换器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本技术的各种实施例可以包括用于模数转换器的方法和设备。根据本发明的各个方面的用于ADC的方法和设备可以结合根据定时信号的频率而变化的参考电压来操作。通过根据定时信号的频率改变参考电压，ADC生成具有基本上固定的电压变化的数字输出，而与定时信号的频率无关。

Description

模数转换器的方法和设备
技术领域
本发明涉及模数转换器的方法和设备。
背景技术
模数转换器(ADC)在各种电子装置和系统中用于将模拟信号转变为数字信号。通常使用的一种ADC架构是Δ-ΣADC。Δ-ΣADC的差异化方面包括使用过采样与抽取滤波和量化噪声整形的结合。Δ-ΣADC的有利特性包括高分辨率和高稳定性。由于这些特性，经常选择Δ-ΣADC用于音频系统，例如听力装置、麦克风等。
由于使用Δ-ΣADC的许多装置的低工作电压，可以大大减少信噪比(SNR)性能和动态范围。系统的动态范围可以被描述为系统的噪声分量和削波(clipping)开始(电源不再足以提供更大波形的电平)之间的幅度范围，而SNR可以被描述为信号分量(在某个任意电平)与噪声分量的比。
许多音频应用需要增强的SNR性能和动态范围，同时保持特定的设计规范(例如工作电压、过采样比和芯片尺寸的总面积)。
Δ-ΣADC通常采用数字信号处理器来校正过放大的信号，去除噪声分量等。通常需要来处理宽电压范围的数字信号处理器包括包含许多组件的多个电路，并且通常在芯片上占据大面积。
发明内容
本技术的各种实施例可以包括用于模数转换器(ADC)的方法和设备。根据本发明的各个方面的用于ADC的方法和设备可以结合根据定时信号的频率而变化的参考电压来操作。通过根据定时信号的频率变化参考电压，ADC生成具有基本上固定的电压变化的数字输出，而与定时信号的频率无关。
附图说明
当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述可以得出对本技术的更完整的理解。在下面的附图中，相同的附图标记在所有附图中指代相似的元件和步骤。
图1是根据本技术的示例性实施例的系统的框图；
图2是根据本技术的示例性实施例的模数转换器的框图；
图3是根据本技术的示例性实施例的模数转换器的电路示意图；
图4是根据本技术的示例性实施例的模拟到数字的积分器电路；
图5是根据本技术的示例性实施例的模数转换器的框图；
图6是根据本技术的示例性实施例的参考电压发生器的电路示意图；
图7是根据本技术的示例性实施例的参考电压发生器的电路示意图；
图8A是示出根据本技术的示例性实施例的参考电压与频率的关系的曲线图；
图8B是示出根据本技术的示例性实施例的电流与频率的关系的曲线图；
图9是示出根据本技术的示例性实施例的ADC输入值与频率的关系的曲线图；
图10是示出根据本技术的示例性实施例的Δ-Σ调制器满量程值与频率的关系的曲线图；和
图11是示出根据本技术的示例性实施例的Δ-Σ调制器数字输出值与频率的关系的曲线图。
具体实施方式
可以按照功能块组件和各种处理步骤来描述本技术。这样的功能块可以由被配置为执行指定功能并实现各种结果的任何数量的组件来实现。例如，本技术可以采用可以执行各种功能的各种半导体装置，例如晶体管、电容器等。此外，本技术可以结合任何数量的电子系统(诸如汽车、航空和消费电子)来实施，并且所描述的系统仅仅是用于该技术的示例性应用。此外，本技术可以采用任何数量的常规技术用于信号采样、信号滤波、信号量化等。
根据本技术的各个方面的用于Δ-ΣADC的方法和设备可以结合任何合适的电子系统(诸如音频系统、麦克风系统、视频电话、声学系统、听力装置等等)来操作。
参考图1，根据本技术的各个方面的电子装置可以包括音频系统，在这种情况下是数字微机电系统(MEMS)麦克风集成的芯片105。该系统可以包括MEMS装置110、前置放大器115、第一滤波器120和ADC 125。
在各种实施例中，MEMS装置110可以例如使用压敏膜将声音转换成电信号。MEMS装置110可以使用常规MEMS处理技术来制造。然而，模拟信号源可以包括任何合适的模拟信号源，诸如麦克风、传感器或信号发生器。
MEMS装置110的输出130可以直接或间接地耦接到ADC 125的输入端子140。由MEMS装置110生成的输出130信号可以被初始处理，诸如放大和/或滤波输出130信号。例如，前置放大器115、第一滤波器120和ADC 125可以串联耦接。前置放大器115和第一滤波器120可以根据任何适当的常规半导体材料和技术来制造。
在各种实施例中，IC 105可以耦接到或包括时钟发生器或用于产生时钟信号CLK的其它定时电路(未示出)。时钟信号CLK可以被发送到IC 105的输入。时钟发生器可以产生对称的方波和/或其它合适的波形。在各种实施例中，时钟发生器可以由谐振电路和放大器形成。时钟发生器可以形成在与IC 105相同的芯片上或者配套芯片上。
相位发生器150可以例如使用时钟信号CLK来生成定时信号。在本实施例中，相位发生器150生成多个定时信号
Figure BDA0001247816230000031
以操作IC中的各种开关。在各种实施例中，相位发生器150可以生成具有第一相位
Figure BDA0001247816230000041
和第二相位
Figure BDA0001247816230000042
的非重叠的两相定时信号。在替代实施例中，相位发生器150可以产生具有第一、第二、第三和第四相位
Figure BDA0001247816230000043
Figure BDA0001247816230000044
的非重叠的四相定时信号，这可以提供增加的性能。相位发生器150可以使用常规方法和组件来形成。
在各种实施例中，IC 105可以在模数转换之前处理输出130信号，例如以抑制混叠和/或产生具有期望精度的信号。例如，IC 105可以包括第一滤波器120(诸如低通滤波器)以通过频率低于预定频率的输入模拟信号AIN，并且使频率高于预定频率的信号衰减。在各种实施例中，第一滤波器120可以被配置为模拟滤波器。在各种实施例中，可以使用诸如电阻元件R和/或电容器CLP的无源元件来制造第一滤波器120，例如因为这样的无源元件可以尺寸小并且消耗比有源元件(例如晶体管)更少的电流。在示例性实施例中，电阻元件R和电容器CLP串联耦接。
参考图2，在示例性实施例中，ADC 125可以被配置为与第一滤波器120和/或前置放大器115串联耦接的Δ-ΣADC。ADC可以以任何合适的方式配置用于特定应用和/或环境。在各种实施例中，ADC125可以包括用于将输入信号ADCIN转换为数字信号DOUT的Δ-Σ调制器200和数字电路205。在一个实施例中，数字电路205包括抽取滤波器210和第二滤波器215。在各种实施例中，第二滤波器215可以包括用于滤除低于预定频率的信号的高通滤波器。数字电路205可以形成在与IC 105相同的芯片上或者在配套芯片上，并且可以包括用于处理Δ-Σ调制器200的输出340以用作数字输出信号的任何合适的系统。
参考图3，示例性Δ-Σ调制器200可以包括积分器305、反馈数模转换器(DAC)300和量化器310。在各种实施例中，积分器305可以包括开关电容器型的积分器，其包括第一、第二、第三和第四开关装置SW1、SW2、SW3、SW4，采样电容器C1和具有反馈电容器C2的运算放大器315，以对输入电压的样本进行积分。积分器305可以利用任何合适的技术和/或制造方法(诸如CMOS技术)来形成。
采样电容器C1可以存储基于采样电压的电荷。采样电容器C1的第一板320可以经由第一开关装置SW1选择性地耦接到输入端子355，并且采样电容器C1的第二板325可以经由第四开关装置SW4选择性地耦接到运算放大器400。积分器305可以利用第二开关装置SW2在与第一开关装置SW1相反的相位期间选择性地将采样电容器C1的第一板320耦接到共模电压Vc，并且利用第三开关装置SW3在与第四开关装置SW4相反的相位期间选择性地将采样电容器C1的第二板325耦接到共模电压Vc。
反馈电容器C2可以耦接在运算放大器350的输出端子与负输入端子之间。各种开关装置SW1、SW2、SW3、SW4的操作对存储在采样电容器C1中的电荷进行积分。
在示例性实施例中，由于第一滤波器120的电阻元件R和积分器305串联连接，所以电阻元件R的阻抗不根据定时信号
Figure BDA0001247816230000051
的频率f而变化，但是开关电容器的积分器305的输入阻抗根据定时信号
Figure BDA0001247816230000052
的频率f而变化。因此，输入信号ADCIN的电压VADC_IN被描述为：
Figure BDA0001247816230000053
其中C1是采样电容器C1的电容，R是电阻元件R的电阻，并且f是定时信号
Figure BDA0001247816230000054
的频率。因此，输入信号ADCIN的电压VADC_IN根据定时信号
Figure BDA0001247816230000055
的频率f而变化。
在各种实施例中，积分器305可以与量化器310串联耦接，以将采样的电压映射到数字值。量化器320的输出端子315可以连接到数字电路205的输入。在各种实施例中，量化器310可以将数字输出340(例如单比特值或多比特值)发送到数字电路205。量化器320的输出端子315还可以经由DAC 300耦接到积分器305。
在示例性实施例中，DAC 300耦接在量化器310的输出端子315和积分器305之间，以创建反馈回路，从而确保DAC 300生成输入信号ADCIN的副本。在各种实施例中，DAC 300可以基于来自量化器310的信号操作。DAC 300可以包括单比特DAC或多比特DAC。例如，如果量化器310输出多比特值，则DAC 300可以与量化器310的比特值匹配。
DAC 300可以包括开关装置，例如第五和第六开关装置SW5、SW6，以耦接到参考电压VREF和地VSS，并且对电容器CDAC充电。例如，第五和第六开关装置SW5和SW6可以通过基于量化器310的数字输出340断开和闭合来对电容器CDAC充电。
在示例性实施例中，当量化器310输出逻辑高值(例如，逻辑“1”)时，第六开关装置SW6在第一相位期间闭合(同时第五开关装置SW5断开)，并且第五开关装置SW5在第二相位期间闭合(同时第六开关装置SW6断开)。该开关序列减小了反馈电容器C2上的电荷，并且运算放大器350的输出电平降低。
当量化器310输出逻辑低值(例如，逻辑“0”)时，第五开关装置SW5在第一相位
Figure BDA0001247816230000061
期间闭合(同时第六开关装置SW6断开)，并且第六开关装置SW6在第二相位
Figure BDA0001247816230000062
期间闭合(同时第五开关装置SW5断开)。该开关序列增加了反馈电容器C2上的电荷，并且运算放大器350的输出电平增加。
参考图4，在各种实施例中，Δ-Σ调制器200可以包括全差分开关电容器型的积分器305，其具有正输入端子、负输入端子和两个输出端子，这两个输出端子提供与共模电压Vc对称的差分电压VOUT_P、VOUT_N。积分器305可以连接到正输入电压VIN_P和负输入电压VIN_N。
全差分开关电容器型的积分器可以包括第一和第二采样电容器C1P、C1N，多个开关装置SW1：SW4，以及具有第一和第二反馈电容器C2P、C2N的运算放大器400。全差分开关电容器型的积分器305还可以包括第一和第二DAC 300(1)、300(2)。第一DAC 300(1)可以耦接到第一采样电容器C1P，并且第二DAC 300(2)可以耦接到第二采样电容器C1N。在各种实施例中，开关装置SW1：SW4可以包括晶体管，并且可以接收由相位发生器150提供的定时信号
Figure BDA0001247816230000063
采样电容器C1P、C1N中的每一个的第一板410P、410N可以经由开关装置SW1、SW2选择性地耦接到输入端子VIN_P、VIN_N，并且采样电容器C1P、C1N中的每一个的第二板415P、415N可以经由开关装置SW3、SW4选择性地耦接到运算放大器400。
每个反馈电容器C2P、C2N可以耦接在运算放大器400的一个输出端子与正输入端子和负输入端子之一之间。例如，第一反馈电容器C2P可以耦接在正输出端子和负输入端子之间，而第二反馈电容器C2N可以耦接在负输出端子和正输入端子之间。共模电压Vc还可以分别经由开关装置SW4、SW3选择性地耦接到运算放大器400的负输入端子和正输入端子。
根据各种实施例，Δ-Σ调制器200可以根据特定应用以各种配置来布置。例如，Δ-Σ调制器200可以包括前馈配置、反馈配置或级联配置。另外，Δ-Σ调制器200可以实现为离散时间调制器。离散时间调制器可以用开关电容器的积分器来实现并且在Z域中表示。可以根据特定应用的设计选择来选择拓扑。另外，可以根据期望的噪声整形特性来选择Δ-Σ调制器的阶数。例如，参考图5，Δ-ΣADC 125可以包括离散时间、四阶Δ-Σ调制器200。
在示例性实施例中，IC 105还可以包括参考电压发生器145，以基于一个或多个信号(诸如定时信号
Figure BDA0001247816230000071
)的频率来生成参考电压VREF。根据各种实施例，参考电压发生器145基于定时信号
Figure BDA0001247816230000072
的频率f生成可变参考电压VREF，频率f也变化。参考电压发生器145可以包括任何适当的组件以根据相关频率生成参考电压，适当的组件包括任何适当数量的晶体管、电容元件、电阻元件等。
参考图6和7，示例性的参考电压发生器145可以包括用于生成漏极电流ID3和所得可变参考电压VREF的初级电路620。
初级电路620可以包括用于提供带隙参考电压(例如带隙参考电压)的电路。根据各种实施例，初级电路620可以包括多个晶体管MP1、MP2、MP3、MN1、MN2、QN1、QN2以及多个电阻元件(例如电阻器R1、R2、R3、R4)。初级电路620可以呈现各种温度特性。例如，可以通过例如调节电阻器R2、R1的值，将参考电压VREF调节到期望的温度系数，因为基极-发射极电压VBE1的温度系数是负值(例如，大约-2mV/℃)而热电压VT的温度系数是正值(例如，大约0.09mV/℃)，其中VT＝(k*T)/q。
在各个点处的电流可以被定义为第一、第二和第三漏极电流ID1、ID2、ID3，分别跨过电阻器R2和R3的第二和第三电流IR2、IR3以及第一和第二集电极电流IC1、IC2，其中ID1＝IR2+IC1。因此：
Figure BDA0001247816230000081
其中k是玻尔兹曼常数，T是开尔文温度，并且VBE1是晶体管QN1的基极-发射极电压，q是关于电子的电荷量，而M和N是分别等于等效晶体管QN1和QN2的晶体管的数量。
如果晶体管MP1、MP2和MP3的尺寸相等，则ID3＝ID2＝ID1。
在仅考虑初级电路620的情况下，漏极电流ID3不基于定时信号
Figure BDA0001247816230000082
的频率f，并且可以描述为如下：
Figure BDA0001247816230000083
因此，参考电压VREF可以描述为如下：
VREF＝ID3x R4，因此
Figure BDA0001247816230000084
因此，当仅考虑初级电路620时，参考电压VREF不是基于定时信号
Figure BDA0001247816230000085
的频率f，并且在这种情况下，ADC 125的满量程电压不变化。因此，当根据定时信号
Figure BDA0001247816230000086
的频率f而变化的输入ADCIN被转换成数字信号时，数字输出340的信号也将根据定时信号
Figure BDA0001247816230000087
的频率f而变化，因为满量程电压范围不同于输入ADCIN的变化(范围)。
在各种实施例中，参考电压发生器145可以进一步包括耦接到初级电路620的次级电路625，以生成第一参考电流IREF1和第二参考电流IREF2，以基于定时信号
Figure BDA0001247816230000088
的频率f影响漏极电流ID3和所得可变参考电压VREF的改变。在各种实施例中，次级电路625可以包括任何数量的晶体管、电容元件、电阻元件等。
在示例性实施例中，参考电压发生器145的次级电路625包括用于去除信号的选定频率分量的滤波器605。例如，滤波器605可以包括低通滤波器以去除信号的高频分量，诸如时钟噪声。滤波器605可以向晶体管的栅极提供稳定的电压，并且因此产生用于获得可变参考电压VREF的稳定电流。
在各种实施例中，滤波器605可以包括多个电容元件和耦接到电容器的电阻元件，电容元件例如为常规电容器C4、C5、C6，每个电容器耦接到电源电压VDD或接地电压VSS，电阻元件例如为常规电阻器R5、R6、R7。在各种实施例中，滤波器605耦接在两个晶体管MP4、MP5之间，其中晶体管MP4、MP5形成第一电流镜。
在各种实施例中，参考电压发生器145还可以包括可变电阻器600，其具有基于定时信号
Figure BDA0001247816230000091
的频率f而改变的等效电阻。可变电阻器600基于定时信号
Figure BDA0001247816230000092
的频率f生成可变电流。在示例性实施例中，可变电阻器600包括开关电容器的电阻器。然后使用可变电流来获得可变参考电压VREF，其基于定时信号
Figure BDA0001247816230000093
的频率f。
在各种实施例中，可变电阻器600可以包括多个电容元件(例如，常规电容器C7、C8)以及耦接到电容器的多个开关装置SW7、SW8、SW9、SW10。开关装置SW7、SW8、SW9、SW10可以接收定时信号
Figure BDA0001247816230000094
并且基于每个信号的频率操作(断开和闭合)。因此，开关装置SW7、SW8、SW9、SW10将电容器C7、C8充电到与开关装置SW7、SW8、SW9、SW10的操作(断开和闭合的频率)相对应的电压电平。
在各种实施例中，次级电路625还可以包括耦接到可变电阻器600的电容元件C3。电容元件C3可以帮助从定时信号
Figure BDA0001247816230000095
中去除噪声。
在各种实施例中，次级电路625还可以包括第二电流镜615，以提供偏置电流，例如第二参考电流IREF2。第二电流镜615可以包括两个晶体管MN3、MN4，其中晶体管的栅极端子耦接，并且一个晶体管的漏极端子也耦接到栅极端子。在示例性实施例中并参考图7，滤波器605可以耦接在晶体管MN3、MN4之间。
在各种实施例中，可变电阻器600和滤波器605以任何合适的顺序串联耦接。
参考图6，当考虑次级电路625与初级电路620时，源极电流I4如下：
Figure BDA0001247816230000101
其中μp是迁移率，Cox是每单位面积的栅极氧化物膜的电容，W/L是纵横比，Vp是可变电阻器600两端的电压，Vth是阈值电压，并且VDD是电源电压，并且
Figure BDA0001247816230000102
其中Req是可变电阻器600的等效电阻。
可变电阻器600的等效电阻Req如下：
Figure BDA0001247816230000103
其中C是电容器C7和C8的公共电容，并且f是定时信号
Figure BDA0001247816230000107
的公共频率。
因此，等效电阻Req可以写为：
Figure BDA0001247816230000104
当针对源极电流I4求解时，获得以下：
Figure BDA0001247816230000105
当等效电阻被替代时，源极电流I4可以被重写为：
Figure BDA0001247816230000106
因为
Figure BDA0001247816230000111
所以源极电流I4可以被减小到：
I4＝(VDD-Vth_MP4)2Cf。
如果晶体管MP4和MP5的尺寸相等，并且晶体管MN3和MN4的尺寸相等，则第二参考电流IREF2为：
IREF2＝(VDD-Vth_MP4)2Cf。
因此，由于第一参考电流IREF1是漏极电流ID3和第二参考电流IREF2的差(即，IREF1＝ID3-IREF2)，则可变参考电压VREF是电阻器R4和第一参考电流IREF1的乘积(即，VREF＝R4×IREF1)。在各种实施例中，由于次级电路625的温度特性，第一参考电流IREF1的值可以大于第二参考电流IREF2的值。
因此，可变参考电压VREF可以写为：
VREF＝R4[ID3-(VDD-Vth_MP4)2Cf]
参考图8A和8B，在示例性实施例中，参考电压VREF可以与定时信号
Figure BDA0001247816230000112
的频率f成反比，而第二参考电流IREF2可以与定时信号
Figure BDA0001247816230000113
的频率f成比例。
在各种实施例中，由于参考电压VREF基于定时信号
Figure BDA0001247816230000114
的频率f，所以DAC300还基于定时信号
Figure BDA0001247816230000115
的频率f操作。在各种实施例中，发送到DAC 300的参考电压VREF的值影响满量程电压Vpp(即，峰值到峰值电压)，因为：
Figure BDA0001247816230000116
在各种实施例中，随着参考电压VREF增加，满量程电压Vpp也增加，反之亦然。
根据各种实施例并参考图9和10，与Δ-Σ调制器200的DAC 300结合使用的参考电压发生器145可以操作以将Δ-Σ调制器200的满量程值的范围调节为与输入信号ADCIN的满量程值的范围匹配。通过调节满量程值的范围以与输入信号ADCIN的范围匹配，两者之间的差基本上为零伏或零分贝dB，这有效地消除了输入信号ADCIN的变化。
因此，参考图11，Δ-Σ调制器200的数字输出340值基本上恒定，并且不受定时信号
Figure BDA0001247816230000121
的频率f的影响。相反，在参考电压VREF不基于定时信号
Figure BDA0001247816230000122
的频率f的常规ADC(例如，利用没有电流发生器电路(例如次级电路625)的参考电压发生器的ADC)中，Δ-Σ调制器200的数字输出340值受频率f影响。
再次参考图2，根据各种实施例，耦接到Δ-Σ调制器200的数字电路205可以被设计为处理小于常规ADC中的输出范围的输出340的范围。因此，数字电路205可以是简单的设计，例如需要更少的组件，因此与常规的数字电路相比消耗更少的功率并占用更小的芯片面积。
再次参考图3、6和7，根据各种实施例，诸如电阻元件和电容元件的公共元件可以由相同的材料形成，以改善性能。在示例性实施例中，第一滤波器120和参考电压发生器145的电阻元件(例如电阻器R，R1：R7)可以由相同的材料形成。例如，电阻元件可以包括多晶硅电阻器、扩散电阻器或阱电阻器。另外，电容元件可以由相同的材料形成，电容元件例如为采样电容器C1，反馈电容器C2，电容器CLP以及电容器C4、C5、C6、C7、C8。例如，电容元件可以包括多晶硅-绝缘体-多晶硅电容器、金属-绝缘体-金属电容器或MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)栅极电容器。
根据一个实施例，一种集成电路，能够接收具有第一电压范围的输入信号，所述集成电路包括：相位发生器，被配置为生成定时信号；参考电压发生器，其响应于所述相位发生器并且被配置为生成参考电压，所述参考电压包括与所述定时信号的频率成反比的幅度；以及模数转换器，其具有可调节的满量程电压，耦接到所述参考电压发生器并响应于所述参考电压；其中：所述可调节的满量程电压被调节为基本上匹配所述第一电压范围；并且模数转换器发送具有基本恒定电压的数字值。
根据一个实施例，集成电路还包括串联耦接并耦接到模数转换器的输入端子的电阻元件和电容元件。
根据一个实施例，模数转换器包括耦接到模数转换器的输出端子和参考电压发生器的数模转换器，其中所述数模转换器接收所述参考电压。
根据一个实施例，模数转换器包括具有全差分拓扑的Δ-Σ调制器。
根据一个实施例，模数转换器包括耦接到Δ-Σ调制器的输出端子的数字电路，所述数字电路包括抽取滤波器和高通滤波器。
根据一个实施例，参考电压发生器包括初级电路和次级电路，其中：初级电路生成第一电流和参考电压；所述次级电路基于所述定时信号的频率生成第二电流；并且所述第一电流响应于所述第二电流。
根据一个实施例，次级电路包括包含开关装置和电容器的开关电容器的电阻器。
根据一个实施例，次级电路包括耦接到开关电容器的电阻器的低通滤波器和电流镜。
根据一种用于信号转换的方法，该方法利用模数转换器，所述方法包括：生成具有频率的定时信号；根据所述定时信号的频率生成参考电压，其中，所述参考电压与所述定时信号的频率成反比；根据所述参考电压操作所述模数转换器；在所述模数转换器的输出处输出具有基本恒定值的数字输出。
根据一种方法，根据参考电压操作模数转换器导致模数转换器的满量程电压与输入信号的电压范围匹配。
根据一种方法，操作模数转换器包括利用数模转换器接收参考电压并将电容器充电到电压电位。
根据一种方法，操作模数转换器包括基于参考电压来调节模数转换器的满量程电压。生成参考电压包括基于定时信号的频率生成可变参考电流。
根据一个实施例，一种系统包括微机电装置；耦接到所述微机电装置的电路，包括：相位发生器，被配置为生成定时信号；参考电压发生器，耦接到所述相位发生器，被配置为生成与所述定时信号的频率成反比的参考电压；模数转换器，其耦接到所述参考电压发生器，并且被配置为：从所述微机电装置接收具有第一电压范围的输入信号；根据参考电压操作；输出基本上固定的数字值，而与所述定时信号的频率无关；其中所述模数转换器的满量程电压范围是根据所述参考电压来调节的。
根据一个实施例，微机电装置包括麦克风。
根据一个实施例，该系统包括：耦接到微机电装置的低通滤波器；以及耦接到所述低通滤波器的输出端子的Δ-Σ调制器，其中所述Δ-Σ调制器被配置为接收具有所述第一电压范围的输入信号。
根据一个实施例，Δ-Σ调制器包括全差分拓扑。
根据一个实施例，模数转换器还包括：耦接到Δ-Σ调制器的输出端子的数字电路，所述数字电路包括抽取滤波器和高通滤波器。
根据一个实施例，参考电压发生器包括初级电路和次级电路，其中次级电路基于定时信号的频率生成电流，并且参考电压发生器被配置为根据次级电路的电流生成参考电压。
根据一个实施例，次级电路包括：电流镜；开关电容器的电阻器；和低通滤波器。
在前面的描述中，已经参考具体示例性实施例描述了本技术。所示出和描述的特定实施方式说明了该技术及其最佳模式，但并不意图以任何方式另外限制本技术的范围。实际上，为了简洁起见，可能不详细描述该方法和系统的常规制造、连接、准备和其它功能方面。此外，各图中所示的连接线旨在表示在各种元件之间示例性功能关系和/或步骤。许多替代或附加的功能关系或物理连接可以存在于实际系统中。
已经参考具体示例性实施例描述了本技术。然而，在不脱离本技术的范围的情况下可以进行各种修改和改变。说明书和附图应以说明性方式而不是限制性方式来考虑，并且所有这样的修改旨在包括在本技术的范围内。因此，本技术的范围应当由所描述的通用实施例及其法律等同物而不是仅仅由上述具体示例来确定。例如，除非另有明确说明，否则在任何方法或过程实施例中叙述的步骤可以以任何顺序执行，并且不限于在具体示例中呈现的明确顺序。另外，在任何设备实施例中所述的组件和/或元件可以以各种排列进行组装或以其它方式可操作地配置，以产生与本技术基本相同的结果，并且因此不限于具体示例中所述的具体配置。
上面已经关于特定实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而，任何益处、优点、对问题的解决方案或可以引起任何特定益处、优点或解决方案发生或变得更加显着的任何元素不应被解释为必要的、必需的或必要的特征或组件。
术语“包含”、“包括”或其任何变体旨在引用非排他性包含，使得包括元素列表的过程、方法、物品、组合物或设备不仅包括所述的那些元素，但也可以包括未明确列出的或这些过程、方法、物品、组合物或设备所固有的其它元素。除了未具体描述的那些之外，在本技术的实践中使用的上述结构、布置、应用、比例、元件、材料或组件的其它组合和/或修改可以改变或以其它方式特别适合于特定环境、制造规格、设计参数或其它操作要求，而不脱离其一般原理。
以上已经参考示例性实施例描述了本技术。然而，在不脱离本技术的范围的情况下，可以对示例性实施例进行改变和修改。这些和其它改变或修改旨在包括在如所附权利要求中所表达的本技术的范围内。

Claims (10)

1.一种集成电路，能够接收具有第一电压范围的输入信号，所述集成电路包括：
相位发生器，被配置为生成定时信号；
参考电压发生器，响应于所述相位发生器并且被配置为生成参考电压，所述参考电压包括与所述定时信号的频率成反比的幅度；和
具有可调节的满量程电压的模数转换器，耦接到所述参考电压发生器并响应于所述参考电压；
其中：
所述可调节的满量程电压被调节为基本上匹配所述第一电压范围；以及
所述模数转换器发送具有基本恒定电压的数字值。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述模数转换器包括数模转换器，所述数模转换器耦接到所述模数转换器的输出端子和所述参考电压发生器的输出端子，其中所述数模转换器接收所述参考电压。
3.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述参考电压发生器包括初级电路和次级电路，其中：
所述初级电路生成第一电流和所述参考电压；
所述次级电路基于所述定时信号的所述频率生成第二电流；以及
所述第一电流响应于所述第二电流。
4.一种用于信号转换的方法，该方法利用模数转换器，所述方法包括：
生成具有频率的定时信号；
根据所述定时信号的所述频率生成参考电压，其中，所述参考电压与所述定时信号的所述频率成反比；
根据所述参考电压操作所述模数转换器；
在所述模数转换器的输出处输出具有基本恒定值的数字输出。
5.根据权利要求4所述的方法，其中根据所述参考电压操作所述模数转换器导致所述模数转换器的满量程电压与输入信号的电压范围匹配。
6.根据权利要求4所述的方法，其中操作所述模数转换器包括利用数模转换器来接收所述参考电压并将电容器充电到电压电位。
7.根据权利要求4所述的方法，其中操作所述模数转换器包括基于所述参考电压来调节所述模数转换器的满量程电压。
8.根据权利要求4所述的方法，其中生成所述参考电压包括基于所述定时信号的所述频率生成可变参考电流。
9.一种用于转换的系统，包括：
微机电装置；
耦接到所述微机电装置的电路，包括：
相位发生器，被配置为生成定时信号；
参考电压发生器，耦接到所述相位发生器，被配置为生成与所述定时信号的频率成反比的参考电压；
模数转换器，耦接到所述参考电压发生器，并且被配置为：
从所述微机电装置接收具有第一电压范围的输入信号；
根据所述参考电压操作；
输出基本上固定的数字值，而与所述定时信号的所述频率无关；
其中所述模数转换器的满量程电压范围是根据所述参考电压来调节的。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述参考电压发生器包括初级电路和次级电路，并且其中：
所述次级电路基于所述定时信号的所述频率生成电流；以及
所述参考电压发生器被配置为根据所述次级电路的电流生成参考电压。
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