具有打孔量化器的模数转换器的制作方法

具有打孔量化器的模数转换器


背景技术：

1.某些物联网(iot)和无线设备是以电池功率来操作的，使得功耗可能成为关注点。这样，许多这些设备在不使用时大部分时间处于深度睡眠状态。一些设备可以包括声音检测电路，以检测导致设备的声音激活的触发。例如，诸如“开灯”或破碎玻璃的声音的语音命令都可以激活设备以采取适当的动作。通常，声音检测电路包括麦克风、放大、模数转换(adc)、数字信号处理和识别检测到的信号的一些方式。
2.特别是，在电池操作的设备中，声音检测电路可以期望地以极低的电流消耗水平工作。同时，为了可接受的性能，传统的adc被设计成随着输入信号的幅度增加而实现更高的信噪失真比(sndr)。使用这种方法，如果所需的动态范围是70分贝(db)，并且最坏情况下的sndr是30db，这表明在最大输入信号处，sndr将是100db。由于需要复杂且高功耗的电路，因此这种要求会导致更高的功耗。


技术实现要素：

3.在一个方面，一种装置包括：求和电路，用于接收模拟输入信号和反馈参考信号，并且生成求和信号；反馈电路，其耦合到求和电路以将反馈参考信号提供到求和电路；滤波器，其耦合到求和电路以接收求和信号且生成经滤波的信号；以及打孔(punctured)量化器，其耦合到滤波器以用于接收经滤波的信号并将经滤波的信号量化成数字输出，以及输出数字输出并将数字输出提供给反馈电路。
4.在示例中，打孔量化器包括具有多个电平的非线性量化器，多个电平相关但在多个电平中的至少一些之间具有一个或多个间隙。一个或多个间隙可以包括在多个电平中每一个之间的至少一个线性电平，其中，多个电平是非线性相关的。多个电平可以是可编程的。
5.在一个示例中，所述打孔量化器包括：多个比较器，所述多个比较器中的每一个用于将经滤波的信号与对应的参考电压电平进行比较并且用于提供比较决定；以及逻辑电路，其耦合到多个比较器，所述逻辑电路用于基于多个比较器的比较器决定而生成多个输出。响应于来自多个比较器中的第一比较器的指示经滤波的信号超过第一参考电压电平的比较决定，逻辑电路用于将控制信号发送到反馈电路以使反馈电路提供具有超过第一参考电压电平的幅度的电平的反馈参考信号。
6.在一个示例中，所述装置还可以包括多个第二滤波器，多个第二滤波器中的每一个用于接收多个输出中的一个并且从其生成经滤波的抽取值。所述装置还可以包括：多个缩放单元，多个缩放单元中的每一个被耦合到多个第二滤波器之一，以缩放来自对应的第二滤波器的经滤波的抽取值；以及第二求和电路，用于接收缩放的经滤波的抽取值，并从其生成数字输出。逻辑电路可以向反馈电路提供反馈控制信号，以使反馈电路向求和电路提供多个反馈参考信号中的选定的一个。
7.在一个示例中，所述装置还包括包含非线性n阶调制器的∑-δ调制器，该∑-δ调制器包括滤波器、量化器和反馈电路。所述装置可以是非线性∑-δadc，其用于接收具有动
态范围的模拟输入信号，所述动态范围具有第一范围，所述非线性∑-δadc具有有意限于实质上固定的饱和电平而不管所述模拟输入信号的幅值的噪声和失真比。所述装置还可以包括偏移电路，其中，该偏移电路用于至少部分地基于数字输出来补偿偏移。
8.在另一方面，一种方法包括：在adc的求和电路中接收模拟输入信号，并将模拟输入信号与反馈参考信号求和以生成求和信号；在adc的滤波器中对求和信号进行滤波以输出经滤波的信号；在adc的打孔量化器中量化经滤波的信号以形成量化的信号，所述打孔量化器具有多于两个电平，其中，多于两个电平中的至少一些是非线性的；以及，基于量化的信号生成数字输出，该数字输出对应于模拟输入信号。
9.在一个示例中，该方法还包括：从打孔量化器向反馈电路发送控制信号以使反馈电路生成反馈参考信号，其中，所述反馈电路响应于控制信号而生成具有多于两个反馈电平中选定的一个反馈电平的反馈参考信号，其中，所述多于两个反馈电平中的至少一些反馈电平是非线性的。该方法还可以包括将数字输出的表示发送到机器学习分类器，其中，机器学习分类器用于至少部分基于数字输出来确定模拟输入信号是否是触发器。量化的信号可以具有数字编码，并且该方法还可以包括利用多个缩放元件缩放数字编码，多个缩放元件中的每一个与多于两个电平中的一个相关联。该方法还可以包括对来自多个缩放单元中每一个的缩放输出求和以生成数字输出。
10.在又一方面，一种装置包括：音频传感器，用于接收音频信号；至少一个放大器，用于向音频信号提供增益；以及噪声整形∑-δadc，其耦合到至少一个放大器。噪声整形∑-δadc可以包括：滤波器，用于接收音频信号的模拟表示并生成经滤波的信号；以及打孔量化器，其耦合到滤波器，用以接收经滤波的信号，并将经滤波的信号量化成数字输出，该打孔量化器具有多于两个电平，其中，该多于两个电平具有非线性关系。所述装置还可以包括耦合到噪声整形∑-δadc的控制器，所述控制器用于接收数字输出并且至少部分基于数字输出而执行操作。在一个示例中，噪声整形∑-δadc被配置有sndr，其随着模拟表示的电平到sndr达到最大电平的预定电平而增加，该最大电平低于噪声整形∑-δadc的动态范围。
11.在一个示例中，打孔量化器包括：多个比较器，所述多个比较器中的每一个用于将经滤波的信号与多于两个电平中的对应参考电压电平进行比较并且用于提供比较决定；以及耦合到多个比较器的逻辑电路，所述逻辑电路用于基于多个比较器的比较器决定来生成数字编码，其中，所述数字编码用于被缩放和求和以生成数字输出。
附图说明
12.图1是根据一个实施例的设备的一部分的框图。
13.图2是根据一个实施例的adc的框图。
14.图3是示出根据一个实施例的adc环境的更详细布置的框图。
15.图4a是根据一个实施例的用于打孔量化器的传递特性的图形图示。
16.图4b是根据一个实施例的信噪失真比与输入电平的关系的图形图示。
17.图5是根据一个实施例的方法的流程图。
18.图6是根据一个实施例的包括adc和相关电路的代表性集成电路的框图。
19.图7是根据一个实施例的网络的高级别示意图。
具体实施方式
20.在各种实施例中，模数转换器(adc)可以被配置成提供期望水平的信噪失真比(sndr)，其对于所有输入信号电平具有至少基本上固定的值(或者对于所有输入信号电平具有至少最小值)。这样，在较低sndr要求的情况下，adc可以被设计成具有某些简化并且以较低功耗工作。
21.该adc被设计成实现高动态范围(例如70db)，同时生成最小的sndr(例如30db)，从而实现极低的功耗。也就是说，根据一个实施例的adc对于所有输入信号电平来说可能只需要30db的sndr。通过考虑这种较低的sndr要求，可以实现显著的简化和较低的功耗。
22.在实施例中，噪声整形adc可以被提供有过采样和大于两个电平的反馈。如将要描述的，adc的量化器不是线性的；然而，反馈数模转换器(dac)是标称线性的。这种布置可以实现宽动态范围(例如70db)并且由于量化误差而具有被有意地限制为基本上固定的最大或饱和值(例如70db)的sndr，而不是随着输入信号电平线性地增加。结果，adc可以通过量化误差的这种控制来最小化电流消耗、芯片面积和复杂度。也就是说，实施例可以在量化误差方面简化系统。但是如果adc是热的或1/f噪声受限的，则功耗就可以被限制，因为电路噪声可能主导了功耗。此外，adc可以具有更小的面积，由于更高的过采样速率(osr)和适度得多的元件匹配要求而更容易抗混叠，特别是与传统的电荷重新分配μ定律或a定律adc相比。
23.尽管实施例并不局限于此方面，但这种adc的一个特定使用情况可与诸如可经由麦克风接收的音频信号的真实世界模拟信号的接收有关。一些iot设备可以并入麦克风或其他音频传感器，其中，该设备被配置成维持在不活动或低功率状态直到接收到触发信号。该触发信号可以是语音激活，诸如分别用于设备或设备的常见的“siri”或“alexa”触发。其它音频触发信号可以在安全设备的上下文下，其可以响应于另一类型的音频输入而被触发以采取某一动作，诸如玻璃破碎事件等。当然，对于诸如本文所述的adc，还有许多其它使用情况。
24.现在参考图1，示出了根据一个实施例的设备的一部分的框图。如图1所示，设备100可以是并入一个或多个集成电路(ic)的任何类型的设备。在本文的典型实施方式中，设备100可以是物联网(iot)设备。
25.如图所示，设备100包括接收音频输入并作为响应生成模拟信号的麦克风或其他音频传感器110。如图所示，信号被提供给前置放大器120，并且可选地提供给另一放大器130。放大器130可根据实施方式而配置成固定或可编程放大器。这些前端放大器级，连同诸如滤波器等的潜在的其它模拟前端电路，在输入信号被提供给adc 140时将输入信号调节到期望的范围内。
26.在本文的实施例中，adc 140可被配置成∑-δadc。如本文将进一步描述的，adc 140可以被配置用于具有有限sndr的高动态范围。在一个或多个实施例中，adc 140可以具有非线性量化器。也就是说，adc 140可以是多电平adc，其中，不同的电平不一定线性地间隔开。更准确地说，量化器可以实现有多个电平，其中，至少一些电平有意地不被包括，使得至少一些当前电平之间的步长不是线性的。换句话说，该量化器是所谓的打孔量化器，因为其范围被分段成多个非线性电平，其中，消除了当前电平之间的一个或多个线性电平。在不同的实施例中，量化器可以具有对数输入输出传递特性，或μ定律或a定律压缩特性。该量化器可以通过从线性量化器开始并有意地删除大多数电平来创建。
27.adc 140还可以包括用于量化整形的反馈dac，以提供选定电平的反馈信号，其中，可以有两个或更多个这样的电平(其中每个电平具有正值和负值)。在一些实施例中，反馈dac可选地可以利用动态元件匹配。adc 140可以被看作仅使用超过输入信号的反馈电平的一位adc。利用这种布置，最小输入信号可以仅使用最小参考反馈电平，而最大输入信号可以使用所有电平，但主要是最大反馈参考电平。
28.如图1中进一步所示，来自adc 140的数字输出可以被提供给数字信号处理器(dsp)150，然后被提供给机器学习(ml)分类器160。在一个实施例中，ml分类器160可以以dsp、微控制器或通用处理电路来实现，以执行指令来实现ml分类器160的神经网络。当然，在其它情况下，adc 140的数字输出可以被提供给另一个目的地电路。ml分类器160可输出决定，所述决定可以指示所接收的音频信号何时是分类器被训练所针对的给定触发。应当理解，iot或其他设备可以响应于触发决定而采取适当的动作，诸如唤醒以执行动作，诸如打开灯、致动致动器、向远程目的地发送消息等。
29.现在参考图2，示出了根据一个实施例的adc的框图。如图2所示，adc 200可以表示图1的adc 140的实施方式。在图2中，adc 200可以被实现为非线性一阶∑-δadc。如图所示，在求和器210处接收传入信号，所述传入信号可以是由给定传感器检测的任何类型的输入模拟信号，在求和器处该传入信号可以与接收的反馈信号求和，即下面进一步描述的多个参考电压中的一个。
30.所得到的求和信号被提供给放大器220，其可以是固定的或可编程的放大器，这取决于实施方式。在一个实施例中，放大器220可以被配置成具有0.5的增益。在任何情况下，放大的信号被提供给离散时间滤波器230。在所示的实施例中，滤波器230可以被实现为向量化器240提供信号的一阶滤波器。
31.在本文的实施例中，量化器240可以被实现为打孔量化器，因为多个线性(或其他均匀)电平的多个电平被有意地省略了。在一些实施例中，量化器240可以被配置有可选(可编程)量化器电平，以例如在给定动态范围上获得不同的sndr，从而允许针对不同的系统应用的优化。在一些实施方式中，sndr可随输入信号电平而增加，但在最大电平处饱和，并且进一步被限制在最大电平和最小电平之间。在这种实施方式中，sndr参数可以由量化器电平的数量、量化器电平的位置、osr和调制器阶数来确定。
32.所得到的量化的信号，即表示模拟输入的数字输出，可以被输出到目的地，例如，诸如ml分类器的给定处理电路。在一些情况下，数字输出可被提供给诸如dsp的中间电路，以在被发送到分类器之前进一步处理。
33.如图2所示，数字输出(或基于数字输出的反馈控制信号)还可被提供给反馈电路250，其基于数字输出的电平，可将多个反馈电压(或反馈电流，取决于实施例)中的给定一个以参考电压的形式提供回求和器210。通常注意，包括求和器210、滤波器230、量化器240和反馈电路250的电路可以被认为是调制器，即，∑-δ调制器。
34.应当理解，虽然在图2的实施例中是以这种高电平示出的，但是许多变化和替代是可能的。例如，虽然反馈电路250被图示为具有生成六个不同参考电压电平中一个选定参考电压电平的配置，但是在其他实施例中可以存在附加的或不同的参考电压电平。这些参考电压电平可以具有非线性关系，诸如二的不同幂。当然，诸如对数的其它关系可以是可能的。此外，虽然图2中示出了放大器220，但是应当理解，在其他情况下，这种放大器可以是可
选的特征。
35.其它变化是可能的。例如，可以提供偏移电路以去除dc偏移。在一个示例中，该偏移可以接收数字输出，并且至少部分地基于数字输出，生成可以作为进一步的反馈提供给求和器210的偏移值。在其它情况下，可以通过自动调零阶段、斩波器稳定化或者前台或后台校准操作来消除有源电路的偏移。
36.现在参考图3，示出了图示根据一个实施例的adc环境的更详细布置的框图。如图所示，adc 300可以是图2的非线性第n阶∑-δadc的更详细的实施方式。因此，类似的组件不被进一步描述，并且用与图2中相同的编号方案来标识(是图3中的“300”系列，而不是图2的“200”系列)。
37.如图所示，传入信号被提供给求和器310，其将该信号与从反馈电路350接收的反馈信号求和。将所得到的信号提供给滤波器330。如图所示，滤波器330可以是连续时间或离散时间滤波器(或离散时间和连续时间滤波器的组合)，并且如上所述可以被实现为一阶滤波器。在其它情况下，可以使用高阶滤波器，例如n阶滤波器，其中，n大于1。在任何情况下，经滤波的信号被提供给打孔量化器340。
38.如图3所示，打孔量化器340包括多个比较器342
1-3425。每个比较器具有接收经滤波的信号的第一输入和接收给定参考电压的第二输入。如所示，这些参考电压电平可以是固定的，其中，比较器3423接收零伏的接地电压电平，而比较器340
1，5
接收+/-vref2，并且比较器342
2，4
接收+/-vref3。在一个实施例中，量化器340可以被有意地设计为具有最小和非线性电平。例如，三个电平可以被设置为
±
1、
±
1/8、
±
1/64(相对于单位参考电压vref1)。
39.因此，每个比较器342可以将接收到的输入信号与对应的参考电压电平进行比较。在一个实施例中，每个比较器342可被配置成当输入信号超过参考电压电平时输出高电压，并且当输入信号小于参考电压电平时输出低电压。这些比较器决定被提供给逻辑电路344。逻辑电路344可被配置成基于比较器决定来输出编码。具体讲，三个输出信号中的每一个可以处于零或正/负一的电平。然而，对于给定的样本，仅单个输出是非零的。
40.如图所示，逻辑输出被提供给对应的有限脉冲响应(fir)滤波器和抽取器360
1-3
(这里通常称为“fir”或“滤波器”)，其可以生成抽取滤波输出，该输出又被提供给缩放单元370
1-3703。如图所示，这些缩放单元可以根据打孔量化器340的电平，即x/1、x/8和x/64，缩放接收到的信号。将得到的缩放输出提供给求和器380，其中它们被求和，以生成与接收模拟信号相对应的数字输出。
41.如图3中进一步所示，逻辑电路344还可以生成提供给反馈电路350的反馈信号。如图所示，反馈电路350可以生成多个反馈参考电压中的一个选定反馈参考电压：在图3的图示中，这些电压可以是
±
vref1、vref2和vref3，其中，vref2＝(1/8)vref1，并且vref3＝(1/64)vref1。利用这些值，由于可以避免乘法，所以减轻了电路问题，假定这些值都是二的幂，并且可以经由移位电路实现数学运算。
42.反馈电路350继而可以基于该接收的反馈信号生成所示参考电压电平中给定一个。更具体地说，在一个实施例中，逻辑电路344的逻辑操作可以根据下面的表1。
43.表1
44.对于正输入，比较器工作如下：
45.情况1：vin＞0&vin＜vref3&vin＜vref2
46.反馈＝+vref3
47.逻辑，用于抽取器：＝001如果缩放＝(x1x1/8x1/64)，
48.所以等效二进制是0000001
49.情况2：vin＞0&vin＞＝vref3&vin＜vref2
50.反馈＝+vref2
51.逻辑，用于抽取器：＝010等效二进制是0001000
52.情况3：vin＞0&vin＞＝vref3&vin＞＝vref2
53.反馈＝+vref1
54.逻辑，用于抽取器：＝100等效二进制是1000000
55.对于负输入，比较器工作如下：
56.情况4：vin＜＝0&vin＞-vref3&vin＞-vref2
57.反馈＝-vref3
58.逻辑，用于抽取器：＝00-1如果缩放＝(x1x1/8x1/64)，
59.所以等效二进制是-0000001
60.情况5：vin＜0&vin＜＝-vref3&vin＞-vref2
61.反馈＝-vref2
62.逻辑，用于抽取器：＝0-10等效二进制是-0001000
63.情况6：vin＜0&vin＜-vref3&vin＜＝-vref2
64.反馈＝-vrefl
65.逻辑，用于抽取器：＝-100等效二进制是-1000000
66.现在参考图4a，示出了根据一个实施例的用于打孔量化器340的传递特性的图形图示。如图4a所示，图示400包括传递函数410，其演示了输入信号(x轴)到输出信号(y轴)的非线性传递函数。如图所示，当输入信号具有较小范围时，为提供较精细的分辨率影响了较多的步长，而在较高输入电压电平下，影响较少但较大的步长。应当理解，虽然在图4a的实施例中仅示出了三个正步长和三个负步长，但是可以存在附加步长，同时保持非线性。
67.图4b是根据一个实施例的信噪失真比与输入电平的关系的图形图示。如图示450所示，输入信号电平沿x轴表示，而sndr沿y轴表示。基本线性的曲线460表示了sndr随输入信号线性增加的优化曲线。
68.然而，如上所述，这种严格的要求可能会增加adc的复杂度和功耗。相反，对于根据一个实施例的adc，随着输入信号增加，sndr可在预定的可接受水平(例如，如曲线470所示，具有大约70db的范围)处变得饱和。这样，adc可以设计成具有较低的复杂度，并且以较低的功耗工作，因为可以避免以附加sndr(曲线460的虚线部分所示)操作。
69.现在参考图5，示出了根据一个实施例的方法的流程图。方法500是根据一个实施例的用于在adc中执行模数转换的方法。如图所示，方法500开始于在adc的求和器中接收模拟输入信号(框510)。在求和器中，该信号与反馈电压组合以形成求和信号(框520)。如上所述，该反馈电压可以是响应于来自量化器的控制信号而在反馈dac中生成的多个电平中的选定的一个。
70.仍然参考图5，接下来在框530，对求和信号进行滤波。然后，可以在打孔量化器中对该经滤波的信号进行量化(框540)。量化器可以经由其逻辑电路生成其比较器判决的数
字编码。如上所述，打孔量化器包括多于两个的电平，其中，至少一些电平是非线性相关的。
71.来自量化器的数字编码输出可以用于生成数字输出。例如，数字编码可以被滤波、抽取和缩放。该缩放可以具有与反馈电压电平成比例的权重。继而，可以对缩放值求和，以生成与模拟输入信号相对应的数字输出。如框550所示，该数字输出可以被发送到给定目的地，例如ml分类器。
72.图5进一步示出了adc的反馈操作。具体讲，在框570处，反馈dac可基于数字输出生成选定的反馈信号。更具体地说，反馈dac可以接收控制信号(在一些情况下，该控制信号可以与来自量化器的数字编码输出相同)。继而，将选定的反馈信号提供给求和器(框580)，如框520所示，求和器将其与模拟输入信号组合。
73.现在参考图6，示出了包括如本文所述的adc和相关电路的代表性集成电路600的框图。在图6所示的实施例中，集成电路600可以是例如微控制器、可以根据一个或多个无线协议(例如，wlan-ofdm、wlan-dsss、蓝牙等)操作的无线收发器、或者可以在各种使用情况下使用的其他设备，所述使用情况包括感测、计量、监视、嵌入式应用、通信、应用等，并且其可以特别适于在iot设备中使用。
74.在所示的实施例中，集成电路600包括存储器系统610，其在一个实施例中可以包括诸如闪速存储器的非易失性存储器和诸如ram的易失性存储装置。在一个实施例中，该非易失性存储器可以被实现为能够存储指令和数据的非暂时性存储介质。如本文所述，这种非易失性存储器可以存储指令，包括用于控制adc(例如，控制可编程参考反馈电平)和对来自adc的数字输出进行分类的指令。
75.存储器系统610经由总线650耦合到数字核心620，其可以包括充当集成电路的主处理单元的一个或多个核心和/或微控制器。这种数字核心620可以执行在adc中从一个或多个传感器获得的模拟输入信号生成的数字信息的ml分类。数字核心620继而可以耦合到时钟发生器630，其可以提供一个或多个锁相环或其他时钟发生器电路，以生成供ic的电路使用的各种时钟。如进一步所示，ic 600还包括功率电路640，其可以包括一个或多个电压调节器。根据特定的实施方式，可以可选地存在附加电路，以提供各种功能和与外部设备的交互。这种电路可以包括接口电路660，其可以提供与各种片外设备的接口，传感器电路670，其可以包括各种片上传感器，包括数字和模拟传感器，以感测期望的信号，诸如用于计量应用等。如图所示，传感器电路670可以包括根据一个实施例配置的adc 675。
76.另外，如图6所示，可以提供收发器电路680以实现无线信号的发送和接收，例如，根据局域或广域无线通信方案中的一个或多个，诸如zigbee、蓝牙、ieee 802.11、ieee 802.15.4、蜂窝通信等。应当理解，虽然以此高级别视图进行了展示，但许多变化和替代方案都是可能的。
77.注意，诸如本文所描述的ic可在诸如iot设备的各种不同设备中实现。作为两个示例，该iot设备可以是家庭或工业自动化网络的智能灯泡或用于智能公用事业网络的智能公用事业仪表，例如，其中通信是根据ieee 802.15.4规范或其他此类无线协议的网状网络。
78.现在参考图7，示出了根据一个实施例的网络的高级别示意图。如图7所示，网络700包括各种设备，包括诸如iot设备、路由器和远程服务提供商的智能设备。在图7的实施例中，网状网络705可例如存在于具有多个iot设备710
0-n
的建筑物中。此类iot设备可以使
用如本文所述的adc来执行adc转换。如图所示，至少一个iot设备7100耦合到路由器730，该路由器继而经由广域网750，例如因特网与远程服务提供商760通信。在一个实施例中，远程服务提供商760可以是处置与iot设备710的通信的实用程序的后端服务器。应当理解，虽然在图7的实施例中是以这个高级别示出的，但是许多变化和替代都是可能的。
79.虽然已经参考有限数量的实施方式描述了本公开，但是受益于本公开的本领域技术人员应当可以从其中领会出许多修改和变化。所附权利要求旨在覆盖所有此类修改和变化。

技术特征：
1.一种装置，包括：求和电路，所述求和电路用于接收模拟输入信号和反馈参考信号，并且生成求和信号；反馈电路，所述反馈电路耦合到所述求和电路以将所述反馈参考信号提供到所述求和电路；滤波器，所述滤波器耦合到所述求和电路以接收所述求和信号且生成经滤波的信号；以及打孔量化器，所述打孔量化器耦合到所述滤波器以接收所述经滤波的信号，并且将所述经滤波的信号量化成数字输出，并且输出所述数字输出，并且将所述数字输出提供给所述反馈电路。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述打孔量化器包括具有多个电平的非线性量化器，所述多个电平相关但在所述多个电平中的至少一些电平之间具有一个或多个间隙。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述一个或多个间隙包括所述多个电平中的每一个电平之间的至少一个线性电平，其中，所述多个电平是非线性相关的。4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个电平是可编程的。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述打孔量化器包括：多个比较器，所述多个比较器中的每一个用于将所述经滤波的信号与对应的参考电压电平进行比较并且用于提供比较决定；以及逻辑电路，所述逻辑电路耦合到所述多个比较器，所述逻辑电路基于所述多个比较器的所述比较器决定而生成多个输出。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述逻辑电路响应于来自所述多个比较器中的第一比较器的指示所述经滤波的信号超过第一参考电压电平的所述比较决定，用于向所述反馈电路发送控制信号，以使所述反馈电路提供具有超过所述第一参考电压电平的幅度的电平的反馈参考信号。7.根据权利要求5所述的装置，还包括多个第二滤波器，所述多个第二滤波器中的每一个用于接收所述多个输出中的一个输出并且从其生成经滤波的抽取值。8.根据权利要求7所述的装置，还包括：多个缩放单元，所述多个缩放单元中的每一个被耦合到多个第二滤波器之一，以缩放来自对应的第二滤波器的经滤波的抽取值；以及第二求和电路，所述第二求和电路用于接收所述缩放的滤波的抽取值，并且从其生成数字输出。9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述逻辑电路用于向所述反馈电路提供反馈控制信号，以使所述反馈电路向所述求和电路提供所述多个反馈参考信号中的选定的一个反馈参考信号。10.根据权利要求1所述的装置，还包括∑
‑△
调制器，所述∑
‑△
调制器包括非线性n阶调制器，所述∑
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调制器包括滤波器、量化器和反馈电路。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括非线性∑-δ模数转换器(adc)，所述非线性∑-δadc接收具有动态范围的模拟输入信号，所述动态范围具有第一范围，所述非线性∑-δadc具有不管所述模拟输入信号的幅度如何都有意被限制为基本固定的饱和电平的信噪失真比。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括偏移电路，其中，所述偏移电路用于至少部分地基于所述数字输出来补偿偏移。13.一种方法，包括：在模数转换器(adc)的求和电路中接收模拟输入信号，并且将所述模拟输入信号与反馈参考信号求和以生成求和信号；在所述adc的滤波器中对所述求和信号进行滤波以输出经滤波的信号；在所述adc的打孔量化器中量化所述经滤波的信号以形成量化的信号，所述打孔量化器具有多于两个的电平，其中，所述多于两个的电平中的至少一些是非线性的；以及基于所述量化的信号生成数字输出，所述数字输出对应于所述模拟输入信号。14.根据权利要求13所述的方法，还包括：从所述打孔量化器向反馈电路发送控制信号以使所述反馈电路生成所述反馈参考信号，其中，所述反馈电路用于响应于所述控制信号而生成具有多于两个反馈电平中的选定的一个反馈电平的反馈参考信号，其中，所述多于两个的反馈电平中的至少一些反馈电平是非线性的。15.根据权利要求13所述的方法，还包括将所述数字输出的表示发送到机器学习分类器，其中，所述机器学习分类器用于至少部分地基于所述数字输出来确定所述模拟输入信号是否是触发器。16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述量化的信号包括数字编码，并且所述方法还包括用多个缩放单元缩放所述数字编码，所述多个缩放单元中的每一个与所述两个以上电平中的一个相关联。17.根据权利要求16所述的方法，还包括对来自所述多个缩放单元中的每个缩放单元的缩放的输出进行求和以生成所述数字输出。18.一种装置，包括：音频传感器，用于接收音频信号；至少一个放大器，用于向所述音频信号提供增益；噪声整形∑
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模数转换器(adc)，耦合到所述至少一个放大器，所述噪声整形∑-δadc包括：滤波器，所述滤波器用于接收所述音频信号的模拟表示并生成经滤波的信号；以及打孔量化器，所述打孔量化器耦合到所述滤波器，用于接收经滤波的信号，并将经滤波的信号量化成数字输出，所述打孔量化器具有多于两个电平，其中，所述多于两个电平具有非线性关系；以及控制器，所述控制器耦合到所述噪声整形∑-δadc，所述控制器用于接收所述数字输出并且至少部分基于所述数字输出执行操作。19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述噪声整形∑-δadc配置有随着所述模拟表示的电平增加到预定电平的信噪失真比(sndr)，在所述预定电平处，所述sndr达到最大电平，所述最大电平低于所述噪声整形∑-δadc的动态范围。20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述打孔量化器包括：多个比较器，所述多个比较器中的每一个用于将所述经滤波的信号与所述多于两个电平中的对应参考电压电平进行比较并且用于提供比较决定；以及
逻辑电路，所述逻辑电路耦合到所述多个比较器，所述逻辑电路用于基于所述多个比较器的所述比较器决定来生成数字编码，其中，所述数字编码用于被缩放和求和以生成所述数字输出。

技术总结
本申请涉及具有打孔量化器的模数转换器。在一个实施例中，模数转换器包括：求和电路，用于接收模拟输入信号和反馈参考信号，并且生成求和信号；反馈电路，其耦合到所述求和电路以将反馈参考信号提供到求和电路；滤波器，其耦合到求和电路以接收求和信号并且生成经滤波的信号；以及，耦合到滤波器的打孔量化器，用于接收经滤波的信号并将经滤波的信号量化成数字输出，以及输出数字输出并将该数字输出提供给反馈电路。给反馈电路。给反馈电路。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：硅实验室公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/9/26