具有適應性可配置的模擬到數字轉換器的無線接收器系統的製作方法

2024-02-15 09:54:15 3

專利名稱：具有適應性可配置的模擬到數字轉換器的無線接收器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電路，尤其涉及一種應用所述電路的模擬到數字轉換器。
背景技術：
無線接收器中的模擬到數字轉換器常常事先依據特定和固定的需求，例如考慮後級 信號處理的轉換解析度或是轉換速度而設計。模擬到數字轉換器的電路面積和功率損耗 一般是由架構和設計依據解析度和速度的需求所決定。相應地，所述模擬到數字轉換器 對於功率和性能來說並非最優化。因此需要實際製作一種模擬到數字轉換器，其提供相 關電路在閒置操作(idle operation)期間消耗較少功率，且所述模擬到數字轉換器可按高 速數據速率、解析度和速度進行運作。本發明在此強調此需求。

發明內容
本發明揭示一種電路，其包含控制器；以及模擬到數字轉換器，耦合到所述控制器。 所述模擬到數字轉換器的速度和/或解析度可被配置用以在操作期間提供最優化的性能。
在一實施例中提供具有適應性可配置的模擬到數字轉換器的無線接收器。所述模擬 到數字轉換器的速度和解析度可被依據所述接收器的操作模式而配置。據此，經由所述 適應性可配置的模擬到數字轉換器，功率損耗和速度在每一操作模式可被最優化。


圖1顯示無線接收器中的模擬到數字轉換器的運作；
圖2表示包含可配置模擬到數字轉換器系統的無線區域網系統的第一實施例的簡化 區塊示意圖3表示包含可配置模擬到數字轉換器系統的無線區域網系統的另一實施例的簡化 區塊示意圖4表示可配置解析度和速度的模擬到數字轉換器的一實施例； 圖5表示所述模擬到數字轉換器配置為高解析度； 圖6表示所述模擬到數字轉換器配置為低解析度； 圖 7表示所述模擬到數字轉換器被配置用於高速操作； 以及 圖8表示所述模擬到數字轉換器被配置用於低速操作。
具體實施例方式
本發明涉及一種集成電路，尤其涉及一種應用所述電路的模擬到數字轉換器。以下 敘述的表示是為使本發明所屬技術領域中的技術人員能了解其內容並可據以實施。優選 實施例的不同修改和在此描述的一般性原則和特點對於所屬領域的技術人員來說是明顯 的。因此，本發明不應受限於所示的實施例，而應基於上述原則和特點給予一致性的最 寬廣的範圍。
無線接收器包含模擬到數字轉換器。所述模擬到數字轉換器依據接收數據的特性可 被適應性地配置。舉例而言，模擬到數字轉換器可被配置用於10位80MHz、10位40MHz、 7位80MHz或是7位40MHz的操作。在先前的包數據檢測或是在低速數據速率下，所 述模擬到數字轉換器可被配置為低解析度或者低速運作，藉以實現低功率損耗。在高速 數據速率下，所述模擬到數字轉換器可被配置為高解析度或者高速運作。在所述模擬到 數字轉換器內部的不同模式的運作可在系統內即時地程序設計以適應所述系統對於功率 最優化的需求。為更詳細地描繪本發明的特徵，現結合以下圖式進行說明。
圖l顯示無線接收器中的模擬到數字轉換器IO的運作。在本實施例中，經由包檢測 器12經由包糾正檢測到包後，所述信號強度在到達基帶數位訊號處理器16前會通過自 動增益控制(Automatic Gain Control, AGC) 14達到最優化。在初始包檢測時，所述模擬 到數字轉換器IO可依最低解析度和最低速度配置以節省功率。根據本發明一實施例，一 旦檢測到包，所述模擬到數字轉換器會依據數據速率的需求而即時地(在邏輯門轉態時 間大約dns的範圍內)配置為高、中或低解析度和速度。
在本發明一實施例中，所述模擬到數字轉換器可操作於高速、中速和低速數據速率， 且所述模擬到數字轉換器也可操作於包檢測模式。所述數據速率和模式將在下文中描述。
高速數據速率在所述速率下，所述系統會依其最大性能而操作。在一實施例中， 高解析度(10位80MHz)模擬到數字轉換器基於其提供最高解析度和最快轉換速度而被 選擇。低解析度(7位)模擬到數字轉換器可能會在收聽模式(listening mode)中被使用。
中速數據速率在所述數據速率下，中等解析度模擬到數字轉換器(10位40MHz 的ADC)在一實施例中被選擇。所述模擬到數字轉換器的功率損耗會基於數據速率的交 換而降低。再次，7位模擬到數字轉換器可能會在所述收聽模式中被使用。
低速數據速率在所述速率下，本發明的一實施例永遠選擇低解析度模擬到數字轉 換器(7位40MHz的ADC)。所述模擬到數字轉換器的功率損耗為最小值，藉以最大化 電池的壽命。包檢測在所述模式下，最低解析度和最低速度的模擬到數字轉換器，例如7位 40MHz的ADC，會被選擇。所述模擬到數字轉換器的功率損耗為最小值，用以最大化電 池的壽命。依照本發明的可配置模擬到數字轉換器有多種實施方案。下文以兩種實施方 案描述所述可配置模擬到數字轉換器。
圖2表示包含可配置模擬到數字轉換器系統105的無線區域網系統(Local area network, LAN) 100的第一實施例的簡化區塊示意圖。所述系統100包含饋入到射頻集成 電路(radio frequency integrated circuit, RFIC) 102的天線103。所述射頻集成電路102 饋入到多個模擬到數字轉換器，例如10位80MHz模擬到數字轉換器104、 10位40MHz 模擬到數字轉換器106和7位40MHz模擬到數字轉換器108。雖然所述圖以三個模擬到 數字轉換器表示，但所屬領域的技術人員應了解，模擬到數字轉換器的個數可以大於兩 個，只要其精神和範圍符合本發明。所述模擬到數字轉換器104、 106和108中的每一者 饋入信號到基帶和/或媒體訪問控制器(baseband and/or media access controller, MAC) 110,且所述基帶和/或媒體訪問控制器IIO饋入到個人計算機(PC) 112。
依據先前描述的無線接收器100的操作模式，在任一給定時間內只有一個模擬到數 字轉換器被選擇到。雖然模擬到數字轉換器105在特定目的下是有效的，但所述方法會 需要很大的矽晶面積，並因此產生低晶片產量。據此，有必要提供一種不具上述缺點的 可配置模擬到數字轉換器。
圖3表示包含可配置模擬到數字轉換器的無線區域網系統200的另一實施例的簡化 區塊示意圖。取代各組獨立的模擬到數字轉換器，現使用單一可配置模擬到數字轉換器 202。首先，天線接收信號，且所述信號被傳到所述射頻集成電路102'。接著，使用單一 可配置的模擬到數字轉換器202。高10位80MHz模擬到數字轉換器的信號在最高層被 使用，10位40MHz模擬到數字轉換器的信號在中層被使用，而7位40MHz模擬到數字 轉換器的信號在最低層被使用。來自所述模擬到數字轉換器202的應用信號接著被饋入 基帶和/或媒體訪問控制器110'，並由所述個人計算機112'送出。在本實施例中由於只有 一單一模擬到數字轉換器202，因此矽晶面積可大幅地降低，且每一操作模式的功率損 耗可最優化。
為了更詳細地描述所述圖3的實際操作，請參照以下說明。圖4表示可配置解析度 和速度的模擬到數字轉換器的一實施例。在本實施例中，所述模擬到數字轉換器300可 以為，舉例來說，多疊層(multi-stack)模擬到數字轉換器。在本實施例中，所述模擬到 數字轉換器300包含模擬到數字轉換器參考產生器304、模擬到數字轉換器偏壓區塊302和模擬到數字轉換器時鐘相位產生器312，其中上述區塊均耦合到10位/7位管線式模擬 到數字轉換器(Pipeline ADC) 306。所述管線式模擬到數字轉換器306包含多個級 314a-314n。數字糾正邏輯308接收來自所述模擬到數字轉換器306的輸出信號，且所述 輸出信號通過電路310進行轉換和移位動作。最後，所述電路310提供輸出信號。所述 模擬到數字轉換器300的各種元件通過模式控制301進行控制以提供所述模擬到數字轉 換器的可配置性。所屬領域的技術人員將容易地認識到，雖然本發明揭示管線式模擬到 數字轉換器，然而所述模擬到數字轉換器可以為任何型態。舉例來說，雖然附圖顯示多 級管線式模擬到數字轉換器306,但所述模擬到數字轉換器可以為其他方案，例如包含 但不限制於和差模擬到數字轉換器(sigma delta ADC)、連續近似模擬到數字轉換器 (success approximation ADC)和快閃式模擬到數字轉換器(flash ADC)。為了描述所述模 擬到數字轉換器300的可配置性，現以下文說明。
圖5表示所述模擬到數字轉換器300配置為高解析度(例如，IO位解析度)。在所 述解析度下，所述模擬到數字轉換器300'的所有級314a-314n都被完全地導通且維持運 作。模擬輸入由管線式模擬到數字轉換器300的每級314進行處理，並數位化以轉換所 述信號為IO位數字輸出信號。
圖6表示所述模擬到數字轉換器配置為低解析度(例如，7位解析度)。在本實施例 中，所述模擬輸入直接施加於所述管線式系統每級314中的第四級而旁路前三級以減少 功率損耗。類似地，所述模擬到數字轉換器300的剩餘電路的其他部分通過模式控制301 進行截止。因此，用於低解析度的所述模擬到數字轉換器的功率損耗可以理想地減少和 最優化。所屬領域的技術人員應可了解雖然特定級被關閉以提供降低的解析度，但在其 精神和範圍符合本發明下其他形式的模擬到數字轉換器中的部分電路也可被加以控制 (例如，導通或關閉)。
另外，所述模擬到數字轉換器300如前所述也可經配置以依不同速度操作。圖7表 示所述模擬到數字轉換器被配置用於高速操作(80MHz)。如果需要高速度，那麼適當的 時鐘信號會被傳送到所述模擬到數字轉換器306"'。所述偏壓區塊電路302經由模式控制 301來調整偏壓電流和電壓以提供模擬和數字電路兩者高速操作。
圖8表示所述模擬到數字轉換器被配置用於低速操作(40MHz)。如果需要低速度， 那麼所述時鐘信號會變慢且所述偏壓區塊電路312"'經由模式控制301來調整偏壓電流和 電壓以支持低速操作。在所述模式下，所述模擬偏壓電流會降低而所述動態數字電流也 會降低。所以所述模擬到數字轉換器在40MHz操作的功率損耗可以理想地減少和最優化。
本發明一實施例提供具有適應性可配置的模擬到數字轉換器的無線接收器。所述模 擬到數字轉換器的速度和解析度可被依據所述接收器的操作模式而配置。據此，經由所 述適應性可配置的模擬到數字轉換器，功率損耗和速度在每一操作模式可被最優化。
本發明的技術內容和技術特點已揭示如上，然而所屬領域的技術人員仍可能基於本 發明的教示和揭示而作種種不脫離本發明精神的替換和修飾。因此，本發明的保護範圍 應不限於實施例所揭示，而應包含各種不脫離本發明的替換和修飾，並由所附的權利要 求書所涵蓋。
權利要求
1. 一種電路，其特徵在於包含控制器；以及模擬到數字轉換器，耦合到所述控制器，其中所述模擬到數字轉換器的速度和解析度中的至少一者為可配置。
2. 根據權利要求l所述的電路，其特徵在於其中所述模擬到數字轉換器包含多個模擬 到數字轉換器，且所述模擬到數字轉換器被配置以切換於所述多個模擬到數字轉換 器中的每一者。
3. 根據權利要求I所述的電路，其特徵在於其中所述模擬到數字轉換器包含單一模擬 到數字轉換器，所述單一模擬到數字轉換器包含多個可配置模式。
4. 根據權利要求1所述的電路，其特徵在於所述可配置模式包含多個解析度模式和多 個速度模式。
5. 根據權利要求l所述的電路，其特徵在於其中所述解析度模式包含高解析度模式和 低解析度模式，而所述速度模式包含高速模式和低速模式。
6. 根據權利要求1所述的電路，其特徵在於其中所述可配置模擬到數字轉換器包含多 個管線級，其中當所述管線級全部開啟時，所述模擬到數字轉換器操作於髙解析度 模式，而當所述管線級中至少一者關閉時，所述模擬到數字轉換器操作於低解析度 模式。
7. 根據權利要求l所述的電路，其特徵在於其中所述模擬到數字轉換器包含多個管線級；偏壓電路，耦合於所述管線級；以及時鐘信號，耦合於所述管線級，其中當由所述偏壓電路提供的電壓為第一預定值 且所述時鐘頻率為第二預定值時，所述模擬到數字轉換器操作於高速模式，當由所 述偏壓電路提供的電壓為第三預定值且所述時鐘頻率為第四預定值時，所述模擬到 數字轉換器操作於低速模式。
8. —種無線接收器，其特徵在於包含天線；射頻集成電路，用以接收來自所述天線的信號；基帶集成電路，耦合於所述射頻集成電路，所述基帶集成電路包含模擬到數字轉 換器，其中所述模擬到數字轉換器的速度和解析度中的至少一者為可配置；以及控制器，用以接收來自所述模擬到數字轉換器的信號。
9. 根據權利要求8所述的無線接收器，其特徵在於其中所述模擬到數字轉換器包含多 個模擬到數字轉換器，且所述模擬到數字轉換器被配置以切換於所述多個模擬到數 字轉換器中的每一者。
10. 根據權利要求8所述的無線接收器，其特徵在於其中所述模擬到數字轉換器包含單 一模擬到數字轉換器，所述單一模擬到數字轉換器包含多個可設置模式。
11. 根據權利要求8所述的無線接收器，其特徵在於所述可設置模式包含多個解析度模 式和多個速度模式。
12. 根據權利要求8所述的無線接收器，其特徵在於其中所述解析度模式包含高解析度 模式和低解析度模式，而所述速度模式包含高速模式和低速模式。
13. 根據權利要求8所述的無線接收器，其特徵在於其中所述可配置模擬到數字轉換器 包含多個管線級，其中當所述管線級全部開啟時，所述模擬到數字轉換器操作於高 解析度模式，且當所述管線級中至少一者關閉時，所述模擬到數字轉換器操作於低 解析度模式。
14. 根據權利要求8所述的無線接收器，其特徵在於其中所述模擬到數字轉換器包含多個管線級偏壓電路，耦合於所述管線級；以及時鐘信號，耦合於所述管線級，其中當由所述偏壓電路提供的電壓為第一預定值 且所述時鐘頻率為第二預定值時，所述模擬到數字轉換器操作於高速模式，當由所 述偏壓電路提供的電壓為第三預定值且所述時鐘頻率為第四預定值時，所述模擬到 數字轉換器操作於低速模式。
15. —種用以配置模擬到數字轉換器的解析度的方法，其特徵在於包含以下步驟決定所述模擬到數字轉換器的解析度模式；以及當所述解析度要被降低時，關閉所述模擬到數字轉換器的至少一部分。
16. 根據權利要求15所述的方法，其特徵在於其中所述模擬到數字轉換器包含多級模 擬到數字轉換器。
17. 根據權利要求16所述的方法，其特徵在於其中所述關閉步驟包含當所述解析度被 降低時，關閉所述多級模擬到數字轉換器中的至少一級。
18. —種用以配置模擬到數字轉換器的速度的方法，其特徵在於包含以下步驟決定所述模擬到數字轉換器的速度模式；以及提供適當偏壓信號和時鐘信號到所述模擬到數字轉換器，用以提供所述模擬到數字轉換器適當的轉換速度。
19.一種無線接收器，其特徵在於包含天線；射頻集成電路，用以接收來自所述天線的信號；基帶集成電路，耦合於所述射頻集成電路，所述基帶集成電路包含可配置的模擬到數字轉換器；以及控制器，用以接收來自所述模擬到數字轉換器的信號；其中，所述模擬到數字轉換器在包檢測期間可配置以進入省電模式。
全文摘要
本發明涉及一種具有適應性可配置的模擬到數字轉換器的無線接收器系統。本發明揭示一種電路，其包含控制器和耦合到所述控制器的模擬到數字轉換器。所述模擬到數字轉換器的速度和/或解析度可被配置用以在操作期間提供最優化的性能。在實施例中提出具有適應性可配置的模擬到數字轉換器的無線接收器。所述模擬到數字轉換器的速度和解析度可被依據所述接收器的操作模式而配置。據此，經由所述適應性可配置的模擬到數字轉換器，功率損耗和速度在每一操作模式內可被最優化。
文檔編號H04B1/16GK101465658SQ20081018616
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月19日 優先權日2007年12月20日
發明者羅忠穩, 路易斯·王 申請人:雷凌科技股份有限公司