ADC电路

本公开的代表性实施方案的领域涉及关于或涉及ADC(模数转换器)电路的方法、装置和/或实施方式。

存在许多实现模数转换的应用，例如用于将由输入换能器(诸如麦克风)生成的模拟音频信号转换成数字信号以进行处理、传输和/或存储。通常，具有模拟前端(AFE)的ADC电路用于接收模拟输入信号并转换为数字信号。优选地，ADC电路应当能够在正常操作中以最大期望信号幅度转换所接收的输入信号而没有失真或限幅，这可能需要ADC电路具有相对较高的动态范围。在至少一些应用中，还可能期望ADC电路也能够以相对良好的SNR(信噪比)转换相对较低幅度输入信号，这需要ADC电路能够以相对较低的噪声操作。

实现以高动态范围提供良好性能的ADC电路的一种方式是为ADC电路提供多个转换路径，其中每个转换路径耦接到ADC输入并针对特定的输入信号范围进行了优化。例如，双路径ADC电路可包括针对较低幅度输入信号进行了优化以为低信号电平提供良好SNR的一个转换路径和被优化用于转换较高幅度信号而没有显著失真的另一个转换路径，使得ADC电路可提供相对较高的动态范围。根据输入信号的电平，可以使用适当的路径来提供数字输出。

本公开的实施方案涉及能够进行多路径操作的ADC电路。

根据本公开的一方面，提供了模数转换电路，该模数转换电路包括：第一输入节点，该第一输入节点用于接收第一模拟输入信号；第二输入节点，该第二输入节点用于接收第二模拟输入信号；第一转换路径，该第一转换路径用于将模拟信号转换为数字信号；以及第二转换路径，该第二转换路径用于将模拟信号转换为数字信号。模数转换电路可选择性地在第一模式或第二模式下操作。在第一模式下，第一转换路径连接到第一输入节点以将第一模拟输入信号转换为第一数字信号，并且第二转换路径连接到第二输入节点以将第二模拟输入信号转换为第二数字信号。在第一模式下，第一转换路径和第二转换路径中的每一者都被配置用于处理相应的第一模拟输入信号和第二模拟输入信号的全量程，并且第一数字信号和第二数字信号分别作为第一输出信号和第二输出信号输出。在第二模式下，第一转换路径和第二转换路径均连接到第一输入节点，以将第一模拟输入信号转换为相应的第一数字信号和第二数字信号。在第二模式下，第一转换路径和第二转换路径被配置用于处理第一模拟输入信号的不同信号电平，并且选择器被配置为基于第一模拟输入信号的幅度的指示来选择要作为输出信号输出的第一数字信号或第二数字信号。

在一些示例中，在第二模式下，第一转换路径可被配置用于处理第一模拟输入信号的全量程，并且第二转换路径可被配置用于处理第一模拟输入信号的较低幅度信号电平。

第一转换路径和第二转换路径可各自包括相应的模拟前端。在第二操作模式下，第二转换路径的相应模拟前端可被配置为相比于第一转换路径的模拟前端向第一模拟输入信号施加更大的增益。在一些实施方式中，第二转换路径的模拟前端可以包括可编程增益放大器。模式控制器可将第二转换路径的模拟前端的可编程增益放大器的增益控制为在第一模式和第二模式下不同。第一转换路径的模拟前端可附加地或另选地包括可编程增益放大器。

第一转换路径和第二转换路径中的至少一者可包括数字增益元件，该数字增益元件用于在第二模式下向相关的第一数字信号或第二数字信号施加增益以提供第一转换路径和第二转换路径的增益匹配。

在一些实施方案中，模数电路可操作以在使用中在第一模式和第二模式之间动态切换。

该电路可包括至少一个开关，该至少一个开关用于将第二转换路径选择性地连接到第一输入节点或第二输入节点。第二转换路径可被配置为经由第一输入电阻器可切换地连接到第一输入节点，并且经由不同的第二输入电阻器可切换地连接到第二输入节点。

在一些示例中，选择器可以包括衰减器，该衰减器被配置为通过在第一数字信号和第二数字信号之间进行交叉衰减来在输出第一数字信号和第二数字信号中的一者作为选择器输出信号与输出第一数字信号和第二数字信号中的另一者之间进行转变。

在一些示例中，控制器可被配置为当在第二模式下操作时，响应于低信号条件而暂停或禁用第一转换路径的至少一些部件。低信号条件可包括第二数字信号的幅度在定义的时间段内保持低于定义的阈值。

在一些示例中，可以存在至少一个附加转换路径，该至少一个附加转换路径在一种模式下可操作以连接到相关联的附加输入节点，以将在该附加输入节点处接收的附加模拟输入信号转换为数字信号。至少一个附加转换路径可进一步在另一种模式下可操作以连接到第一输入节点、第二输入节点或另外的附加输入节点中的一者，以将在相关输入节点处接收的模拟输入信号转换为数字信号。

在一些示例中，限幅控制器可被配置为当在第二模式下操作时，控制第二转换路径以减少或防止由于第二转换路径的限幅而从第一输入节点汲取非线性电流。限幅控制器可被配置为控制第二转换路径的增益以防止第二转换路径的限幅，并且/或者限幅控制器可被配置为重新配置第二转换路径以提供对第二转换路径的虚拟接地节点的调节。

在一些示例中，电路可被配置为输出瞬时噪声和/或动态范围的指示。模数转换电路可包括用于基于选择器的设置来确定瞬时噪声和/或动态范围的指示的模块，该设置确定第一数字信号和第二数字信号对输出信号的贡献。

模数转换可以被实现为集成电路。在一些情况下，第一麦克风可耦接到集成电路的第一输入节点，并且第二麦克风可耦接到集成电路的第二输入节点。

各方面还涉及电子设备，该电子设备包括根据本文所讨论的实施方案中的任一个的模数转换电路。

在另一方面，提供了模数转换电路，该模数转换电路包括：第一模数转换路径和第二模数转换路径。模数转换电路可在以下模式下操作：第一模式，在该第一模式下第一模数转换路径和第二模数转换路径彼此连接到不同的输入节点，以处理来自单独源的单独输入信号；以及第二模式，在该第二模式下第一模数转换路径和第二模数转换路径彼此连接到相同输入节点以处理相同输入信号的不同信号电平。

在另一方面，提供了ADC电路，该ADC电路包括：第一ADC路径，以及

第二ADC路径，其中ADC电路可操作以将第一ADC路径和第二ADC路径连接到不同的输入，以处理来自单独源的单独模拟输入信号，并且还可操作以将第一ADC路径和第二ADC路径连接到相同的输入以处理施加有不同模拟增益的相同输入信号。

除非明确地相反指示，否则本文讨论的各种实施方式的各种特征中的任一者都可与其他所描述的特征中的任一者或多者一起以任何和所有合适的组合来实现。

为了更好地理解本公开的示例，并且为了更清楚地示出这些示例可如何生效，现在仅以示例方式参考以下附图，在附图中：

图1示出了常规双路径ADC电路；

图2示出了根据一个实施方案的ADC电路；

图3示出了具有合适的AFE的一个示例的ADC电路；

图4示出了ADC电路的另一个示例；并且

图5示出了根据一个实施方案的具有带有差分输入的差分转换路径的ADC电路的示例。

下面的描述阐述了根据本公开的示例性实施方案。对于本领域普通技术人员而言，另外的示例性实施方案和实施方式将是显而易见的。此外，本领域普通技术人员将认识到，可应用各种等效技术代替以下讨论的实施方案或与以下讨论的实施方案结合，并且所有此类等效物应被认为是本公开所涵盖的。

如上所述，先前已经提出了具有针对输入模拟信号的不同信号电平而优化的多个并行转换路径的ADC电路。

图1示出了常规ADC电路100的一个示例，该常规ADC电路具有针对不同信号电平优化的两个转换路径101a和101b。ADC电路100具有输入节点102，其用于从诸如换能器的源103接收模拟输入信号Ain，该源在该示例中为麦克风。在此类示例中，ADC电路100可以被形成为集成电路，并且被配置为在主机设备中从集成电路外部的麦克风103(即，从片外麦克风)接收输入信号。麦克风可以是主机设备的麦克风或可移除附件装置的麦克风，该可移除附件装置在使用中可经由某种有线连接可移除地连接到主机设备。输入节点102可因此包括ADC电路的输入端子(或连接到此类输入端子的信号路径的节点)。转换路径101a和101b均耦接到输入节点102，以便能够接收模拟输入信号Ain并将其转换为数字信号。

转换路径101a和101b中的每一者包括相应的AFE 104a和104b以及ADC 105a和105b。每个转换路径的AFE包括用于调节输入模拟信号Ain以通过相应的ADC进行转换的电路，并且通常可包括放大器。如上所述，针对不同的输入信号电平优化了转换路径101a和101b。例如，第一转换路径101a可针对较高幅度信号进行优化，并且第二转换路径101b可针对较低幅度信号进行优化。第二路径101b的AFE 104b和ADC 105b可因此被配置有比第一路径101a的AFE104a和ADC 105a更高的转换增益。

第一转换路径101a的AFE 104a可被配置有增益，使得对于在正常操作中预期具有最大信号幅度的输入信号，AFE 104a的输出在ADC 105a的输入范围内，并且优选地使用ADC105a的基本上全部输入范围。此类高幅度输入信号将远高于ADC 105b的本底噪声，并且可被转换为具有良好SNR的数字信号。

第一转换路径101a可因此被配置为在正常操作范围内转换任何接收的输入信号，而没有由于限幅或过载等引起的显著失真。然而，对于低幅度输入信号，较低的输入信号电平将更接近ADC的本底噪声，这将导致较低的SNR。第二转换路径101b的AFE 104b因此包括具有相对较高增益的放大器，使得低幅度输入信号被放大以使用ADC 105b的更大范围的输入范围。在该示例中的第二转换路径还包括数字增益元件106，其用于将数字增益施加到ADC 105b的输出，以便匹配第一转换路径101b的总转换增益。数字增益元件106因此可向转换路径101b中的数字信号施加增益，以补偿与AFE 104a相比AFE 104b的增加增益。例如，这可以是具有衰减ADC 105b的噪声的效果的衰减。应当理解，图1仅示出了第二转换路径101a中的数字增益元件106，但在一些实施方式中，可以附加地或另选地在第一转换路径101a中存在用于提供两个路径的增益匹配的数字增益元件。

第二转换路径101b因此为较低幅度的输入信号提供更好的SNR。然而，对于较高幅度输入信号，AFE 104b的相对较高的增益将导致第二转换路径102b中的限幅，即，AFE 104b可能经历限幅(并且如果没有，则AFE 104b的输出将超过ADC 105b的输入范围)。ADC电路100因此包括选择器107，其用于选择要作为数字输出信号Dout输出的第一转换路径101a或第二转换路径101b的输出。控制器108可控制选择器107以基于所转换的信号的特性(例如信号幅度)来选择适当路径的输出。控制器108可监测转换路径101a和101b中的一者或两者，并且如图1所示，可监测转换路径中的数字信号，以确定哪个转换路径应该对数字输出信号作出贡献并生成适当的输出路径选择控制信号OP。

在一些实施方式中，选择器107可包括选择开关或多路复用器或类似物以选择一个转换路径或另一转换路径的输出。然而，对于数字输出Dout，从使用一个转换路径的输出到使用另一个转换路径的突然变化可能会导致信号内容中的一些不期望的伪像。因此，在一些实施方式中，可能优选的是，在转变期间，通过交叉衰减，利用来自两个转换路径的贡献，从由一个转换路径输出转变到由另一个转换路径输出，因此选择器107可包括合适的交叉衰减器或混频器等。

另外，在信号路径中的一个或两个信号路径中可存在由相应信号处理模块109a和109b对数字信号进行的至少一些处理或调节，例如以应用滤波来移除偏移和/或提供两个转换路径之间的相位和/或延迟匹配。

如图1所示的多路径ADC电路可因此提供相对较高的动态范围，但也可提供相对良好的SNR，以用于转换较低幅度输入信号。然而，该电路确实需要耦接到输入节点102的两个单独的转换路径，即路径101a和101b，每个路径具有针对该转换路径优化的专用AFE和ADC，这可能增加ADC电路所需的电路面积。较大的电路面积可增加集成电路的成本。此外，在一些应用中，电路尺寸是重要的，并且一般来讲，较小的电路面积可能是优选的。

另外，第二转换路径中单独的AFE 104b和ADC 105b增加了使用中的功耗，并且特别是对于便携式设备，功耗是重要的考虑因素。在某些应用中，由多路径方法提供的较高性能可能仅对于某些使用情况是需要的，而在其他使用情况下，第一转换路径101a的性能可能是足够的。在这种情况下，当不需要时，可禁用第二转换路径101b的部件(例如，AFE 104b和/或ADC 105b)以便节省功率，并且可控制选择器107以便仅提供来自第一转换路径101a的数字输出。

在某些应用中，可能期望集成电路能够接收并转换来自不同源的多个模拟输入信号。例如，一些电子设备可包括多个麦克风，并且在此类设备中，可能期望诸如音频编解码器等的音频处理电路能够从多个麦克风中的每个麦克风接收模拟输入信号并且将它们转换为数字信号。此类处理电路将具有用于处理来自每个输入的输入信号的单独的ADC布置，并且如果需要的话，可以将用于给定输入的ADC布置实现为多路径ADC，但是为每个输入提供多路径ADC布置可能显著增加电路面积。

本公开的实施方案涉及具有至少两个转换路径的ADC电路，其中ADC电路可操作以使得两个转换路径可耦接到单独的输入节点，以便独立地转换不同的模拟输入信号，并且其中ADC电路还可操作以使得两个转换路径可另选地耦接到相同的输入节点，以便转换相同的模拟输入信号，其中每个转换路径都配置用于处理不同的输入信号电平，以便提供多路径操作的益处。

图2一般地示出了根据一个实施方案的ADC电路200的示例。图2示出了ADC电路包括第一转换路径201a和第二转换路径201b。ADC电路系统200还包括能够从第一源接收第一模拟输入信号Ain1的第一输入节点202a和能够从不同的第二源接收第二模拟输入信号Ain2的第二输入节点。图2示出了第一输入节点可被耦接以从第一换能器(在该示例中为麦克风203a)接收第一模拟输入信号，并且第二输入节点可被耦接到不同的第二换能器(在该示例中为麦克风203b)。第一源和第二源(例如，麦克风203a和203b)可以在ADC电路200外部(即，片外)，并且第一输入节点202a和第二输入节点202b可包括ADC电路200的端子，所述端子用于连接到此类外部源(或ADC电路200的信号路径的耦接此类端子的节点)。

模拟输入信号Ain1或Ain2可以是单端信号或差分输入信号，并且对于差分输入信号，每个输入节点可以是差分信号路径的输入节点，并且因此可包括用于差分信号分量的两个输入端子。同样，第一转换路径201a和第二转换路径201b是用于处理信号的路径，该信号可以是单端或差分(包括伪差分)信号。对于差分信号，每个转换路径因此可以具有用于差分分量的单独分量信号路径。应当注意，第一输入节点202a和第二输入节点202b是用于从不同源(例如，不同麦克风)接收单独信号的单独输入。为了避免疑问，第一输入节点202a和第二输入节点202b因此不是用于从一个源接收差分信号的差分对的一部分，而是用于接收彼此独立的信号的单独输入。

在ADC电路200中，第一转换路径201a耦接到第一输入节点202a，以在该示例中从第一麦克风203a接收第一输入信号Ain1。第一转换路径以与相对于图1所述类似的方式包括AFE 204a、ADC205a以及可能的数字信号处理模块209a。第一转换路径201a的AFE204a可被配置有增益，使得对于输入信号Ain1在正常操作中的最大预期幅度，AFE 204a的输出在ADC 205a的输入范围内，并且优选地使用ADC 205a的基本上全部输入范围。第一转换路径201a因此被配置用于处理第一模拟输入信号Ain1的全量程，即，模拟输入信号Ain1可以在正常操作范围内以任何幅度被接收并且被转换，而没有由于限幅等引起的显著失真。第一转换路径可因此被视为能够处理输入信号Ain1的全范围的标准性能转换路径。

在图2的示例中，第二转换路径201b可选择性地耦接到第一输入节点202a或耦接到第二输入节点202b。该示例中的ADC电路200因此包括用于选择性地将第二转换路径201b连接到第二输入节点202b或与该第二输入节点断开连接的开关210，以及用于选择性地将第二转换路径201b连接到第一输入节点202a或与该第一输入节点断开连接的开关211。然而，应当理解，在其他实施方案中可以使用其他开关布置或输入选择部件。

第二转换路径201b包括AFE 204b、ADC 205、数字增益元件206和数字信号处理模块209b，如参考图1所讨论的，但是对于ADC电路200，AFE 204b的增益是可变的，并且数字增益元件206的增益相应地可控地可变。在一些实施方案中，AFE 204b可包括可编程增益放大器(PGA)，如本领域技术人员将理解的。数字增益元件206可以是任何合适的可变数字增益元件，诸如乘法器。

ADC电路200可在至少两种操作模式下操作。

在第一操作模式下，第二转换路径201b可以连接到第二输入节点202b并且与第一输入节点202a断开连接，其中开关210闭合并且开关211打开。第二转换路径201b因此被连接以接收第二模拟输入信号Ain2。在该模式下，第一转换路径和第二转换路径被连接以分别接收和转换单独的输入信号Ain1和Ain2。第一操作模式可因此被视为独立的单路径转换模式，其中两个转换路径独立地操作。

在该模式下，第二转换路径201b被配置为使得输入信号Ain2的AFE 204b的增益使得：对于正常操作中的最大预期幅度，AFE 204b的输出在ADC 205b的输入范围内，并且优选地，优选地使用ADC205a的基本上全部输入范围，即第二转换路径被配置用于处理第二模拟输入信号的全量程。在该模式下，第二转换路径201b可因此转换输入信号Ain2的全量程或范围，而没有由于限幅或过载等引起的显著失真。在该第一模式下，第二转换路径也可因此被视为作为能够处理输入信号Ain2的全范围的标准性能转换路径而操作。在该模式下，可以控制数字增益元件206的增益来为第二转换路径提供期望的总转换增益。

在该第一模式下，第一转换路径201a和第二转换路径201b因此能够将从不同源(例如，麦克风203a和203b)接收的单独输入信号Ain1和Ain2转换成单独输出信号Dout1和Dout2。在该第一操作模式下，ADC电路200可因此能够将来自转换路径201a和201b中的每一者的输出作为单独的独立输出而输出。

在第二操作模式下，第二转换路径201b连接到第一输入节点202a并且与第二输入节点202b断开连接，其中开关210打开并且开关211闭合。第二转换路径201b因此被连接以接收第一模拟输入信号Ain1。在该第二模式下，第一转换路径和第二转换路径因此均被连接以接收相同输入信号Ain1，并且转换路径可被配置用于处理输入信号的不同信号电平。该第二操作模式可因此被视为用于第一输入信号Ain1的多路径(在这种情况下是双路径)操作模式。

在该模式下，第二转换路径201b的AFE 204b被配置为向输入信号Ain1提供大于AFE 204a的增益。第二转换路径可因此被配置为例如在SNR方面为较低幅度输入信号提供比第一转换路径更好的性能。在该模式下，AFE 204b可因此被配置有相对较高的增益，使得与第一转换路径201a的情况相比，低幅度输入信号被放大以使用相关ADC的更大范围的输入范围。可以控制数字增益元件206的增益，以便使第二转换路径201b的总转换增益与第一转换路径201a的总转换增益匹配。如相对于图1所讨论的，数字增益元件206所施加的增益实际上可以是具有衰减ADC 205b的噪声的效果的衰减。应当理解，图2仅示出了第二转换路径201a中的数字增益元件206，但在一些实施方式中，在第二操作模式下，可以附加地或另选地在第一转换路径201a中存在用于提供两个路径的增益匹配的数字增益元件。

在该第二操作模式下，根据输入信号Ain1的信号电平，从第一转换路径201a和/或第二信号路径201b中选择ADC的输出。ADC电路因此包括输出路径选择器207和控制器208，该输出路径选择器接收两个转换路径的输出并提供双路径模式输出DoutD，该控制器用于以与参考图1所述类似的方式控制选择器207。如参考图1所讨论的，选择器207可以包括用于选择一个转换路径或另一个转换路径的输出的切换选择器或多路复用器等，但是优选地，选择器包括可操作以在两个转换路径的输出之间进行交叉衰减的混频器或衰减器等。控制器208基于输入信号的信号电平的指示来控制选择器，该输入信号在该示例中是转换路径中的至少一个转换路径的数字输出，但是应当理解，输入信号电平的指示可以以其他方式提供。

该第二操作模式因此为输入信号Ain1提供双路径操作的益处，其中两个转换路径被配置用于处理不同电平的输入信号。第一转换路径201a被配置为处理较高幅度输入信号，以允许ADC电路以所需的动态范围操作，其中第二转换路径201b被配置为以更好的SNR转换较低幅度信号。

ADC电路200的操作模式可由控制器208控制，该控制器可生成路径选择控制信号PS以用于选择第二转换路径201b的相关输入，即用于控制开关210和211。控制器208还可生成用于控制AFE 204b的模拟增益的增益控制信号GA2和/或用于控制第二转换路径的数字增益元件206的数字增益的增益控制信号GD2。在一些实施方案中，控制器可响应于接收到模式选择信号MS来控制操作模式，该模式选择信号MS可从可以是片外的一些其他电路接收。应当注意，尽管图2将控制器208示出为可操作以控制ADC电路200的操作模式并且还在第二双路径操作模式下操作时控制输出路径选择，但在一些实施方式中，这些功能可由不同控制模块实现。

在第二双路径操作模式下，第二转换路径201b可因此被配置用于较低幅度输入信号，并且因此AFE 204b的增益可相对较高。当在该模式下操作时，如果输入信号Ain1具有相对较高的幅度，则AFE204b的相对较高的增益可导致第二转换路径中的信号限幅，并且因此，在此类信号电平下，选择器207被控制为输出来自第一转换路径的第一数字信号Dout1作为双路径输出DoutD。然而，在一些实施方式中，第二转换路径201b的限幅可能对第一转换路径具有不期望的影响。如果输入信号Ain1的信号电平导致第二转换路径201b中的限幅，则对于AFE 204b，虚拟接地可能停止由AFE 204b的放大器正确地调节。这可能导致从输入节点201a汲取非线性电流，当AFE 204a供应校正电流时，这可能导致第一转换路径中的失真。

因此，在一些实施方案中，ADC电路200可被配置为当在第二模式下操作时限制或防止此类非线性电流。在一些实施方式中，控制器208可被配置为控制AFE 204b的增益GA2以便基于输入信号Ain1的信号幅度的指示来减小增益，以限制或防止第二转换路径的限幅。在此类信号幅度下，控制器208将控制选择器207选择从第一转换路径201a输出的数字信号，并且因此第二信号路径中的增益的变化将不会对数字输出产生负面影响，但是可以帮助减小或消除第一转换路径201a中的失真。附加地或另选地，控制器208可生成限幅控制信号CC以重新配置第二转换路径201b的至少一部分，以减少或防止由于第二转换路径201b的限幅而发生从第一输入节点汲取非线性电流。例如，可以在需要时将AFE 204b的虚拟接地切换为耦接到缓冲参考以便维持调节，或者对于差分信号路径，可以将差分虚拟接地节点连接在一起以防止放大器看到差分输入摆动。

与相对于图1所示的常规双路径ADC相比，ADC电路200允许增加的灵活性。在图1所示的ADC电路100中，两个转换路径耦接到相同输入以接收相同信号。另外，两个转换路径的部件是用于适当信号电平的专用部件。即，ADC电路100的第二转换路径102b仅可用于低幅度信号，并且如果用于较高幅度输入信号将过载。在ADC电路200中，第二转换路径201b可被配置为以良好SNR来处理低幅度信号，或者可被配置为处理全量程输入信号。

ADC电路200的优点在于其可允许将相同电路用于不同应用。对于模拟输入需要高性能的应用，电路可被配置有耦接到第一输入节点202a的模拟源，并且ADC电路可在第二双路径模式下操作。在这种情况下，可能没有源连接到第二输入节点。另选地，对于需要两个单独转换路径并且来自每个转换路径的标准性能足够的应用，可以将第一输入节点和第二输入节点连接到单独源，并且ADC电路可在第一独立转换模式下操作。允许将相同电路用于不同应用的能力可能是有利的，因为可向设备制造商供应部件的电路制造商可能能够为不同设备供应相同的零件。在这些示例性应用中，可以在设备制造时设置ADC电路的操作模式。

然而，在至少一些应用中，例如，基于主机设备的操作状态，ADC电路200的操作模式可以在使用中可控地改变。如上所述，对于一些应用，可能只有在某些时间或某些使用情况下某些模拟输入才可能需要由第一双路径操作模式提供的高性能，这可能意味着对于常规双路径方法，双路径只在某些时间使用。在此类使用情况下，当来自源中的一个源的模拟输入信号需要高性能时，可能不需要处理来自源中的另一个源的模拟输入，并且/或者停止对来自此类其他声源的输入进行处理可为可接受的。

例如，主机设备可包括至少两个麦克风，并且在一种操作状态下，可能期望多于一个麦克风同时为活动的。例如，一些电子设备可以可操作为由用户进行语音控制，即响应于至少一些口头命令，并且可能期望使可以位于设备上的不同位置处的两个麦克风是活动的，以便允许监测任何口头命令。使用多于一个麦克风可允许在检测相关口头命令方面更好的可靠性。特别是如果设备可利用始终在线的语音功能进行操作，即，使得用户可在无需与主机设备进行物理交互的情况下在任何时间说出命令，则功耗是重要的，并且通常期望监测是相对较低功率的。因此，可能有益的是使用单个转换路径为每个麦克风输入信号提供转换，以避免至少在检测到某些感兴趣的信号活动之前双路径方法的功耗。在某些情况下，如果在来自麦克风中的一个或两个麦克风的输入信号中检测到对应于语音的信号活动，则设备可以在需要的情况下切换到较高性能模式，并且为麦克风输入信号中的一个麦克风输入信号提供双路径处理，该麦克风输入信号可以是其中检测到语音的信号或者被认为具有较好质量的信号，并且此时，可能不再需要对其他麦克风输入进行重复处理。附加地或另选地，此类设备还可以在其他状态下操作，在这些状态下仅需要对于麦克风中的一个麦克风的高质量转换。例如，设备可操作以用于音频/视频记录，并且如果在操作记录功能时，可能期望从该设备的特定麦克风提供高质量数字输出。

因此，在一些应用中，ADC电路可在主机设备中实现，其中第一输入节点202a和第二输入节点202b两者均耦接以便能够在使用中从单独模拟源(例如，麦克风203a和203b)接收模拟输入。在主机设备的一种操作状态下，ADC电路200可以在第一独立转换操作模式下操作，使得任一个或两个模拟源可根据需要为活动的，并且提供相应的模拟输入信号Ain1或Ain2，通过相关的转换路径201a或201b将这些模拟输入信号转换为数字输出Dout1或Dout2。然而，主机设备可转变到不同的操作状态，并且ADC电路200可以改变为在第二双路径操作模式下操作。在这种情况下，开关210可以打开并且开关211闭合，以将第二转换路径与第二输入节点202b断开连接，反而将其连接到第一输入节点202a。在一些实施方案中，可以将AFE 204b的可编程增益放大器的增益改变为用于第二操作模式的合适值，该值可为预定义的，但在一些实施方案中，增益的至少一些改变可能是由于不同输入路径中的输入和不同部件的切换而引起的。在该操作状态下，ADC电路200的输出将是双路径输出DoutD，这因此为第一模拟输入Ain1提供高性能。

当针对模拟输入Ain1是期望的时，该操作可能是有利的，因为其允许双模式操作，与单独使用第一转换路径的情况相比，其可为低幅度输入信号提供具有较好SNR的输出DoutD。然而，如果仅相对不频繁地需要此类双模式操作，则避免了对利用相关联的电路面积连接到第一输入节点的专用高增益转换路径的需要，该专用高增益转换路径仅被不频繁地使用。相反，当输入信号Ain1不在高性能模式下操作时，第二转换路径可用于处理来自不同模拟源的信号。

AFE 204a和204b可被配置为当连接到不同输入节点202a和202b时以任何方便的方式施加不同的增益。图3示出了ADC电路300的一个示例，其更详细地示出了AFE 204a和204b。图3示出了AFE204a包括可编程增益放大器(PGA)301。PGA 301经由输入电阻302耦接到第一输入节点202a。PGA 301的增益G1和输入电阻302一起被配置为向输入信号Ain1提供适当的增益以转换全范围信号。

AFE 204b包括PGA 303。当连接到第二输入节点时，PGA 303被耦接以经由输入电阻304接收输入信号Ain2。在该模式下，PGA 303的增益G2被设置为向输入信号Ain2提供适当的增益，以转换全范围信号。然而，当连接到第一输入节点时，PGA 303被耦接以经由输入电阻305来接收输入信号Ain1，并且PGA 303的增益G2被设置为向输入信号Ain2的低幅度提供适当的增益。

图3示出，在该示例中，除了第二转换路径中的数字增益元件206b之外，第一转换路径还包括数字增益元件206a，其可以具有由来自控制器208的增益控制信号GD1控制的增益。

在一些实施方案中，PGA 301和303两者的增益G1和G2在使用中可以是可配置的并且当在操作模式之间切换时可例如由控制器208改变，以便为两个转换路径的AFE提供适当的增益。

应当注意，在上面的讨论中，第一转换路径201a在第二双路径操作模式下用作全量程信号的低增益路径，其中第二转换路径被用作较低幅度信号的高增益路径。这种布置可能是有利的，因为它避免了在模式之间切换时第一转换路径的重新配置。然而，在一些实施方案中，有可能在第二双路径操作模式下将第一转换路径用作高增益路径，其中第二转换路径为全量程信号提供低增益路径。在这种情况下，当在模式之间进行切换时，例如通过经由不同的输入电阻将第一转换路径201a连接到第一输入节点和/或改变PGA 301的增益，可以改变第一转换路径201a的AFE 204a的有效增益。

还应当注意，图2和图3示出了第一转换路径201a耦接到第一输入节点202a，而第二转换路径201b可选择性地耦接到第一输入节点202a或第二输入节点202b中的任一者。然而，可以将第一转换路径选择性地耦接到输入节点202a或202b中的任一者，这可允许在输入节点201a和202b两者处的单独输入的独立转换，或者对来自输入节点中的一个输入节点的输入的双路径操作，该输入节点可被选择为第一输入节点202a或第二输入节点202b。

图2和图3示出了具有两个转换路径的ADC电路的示例，该转换路径可独立地用于转换来自单独模拟源的单独信号，或者可被配置为向来自给定模拟源的模拟输入信号提供双路径操作。然而，应当理解，该原理适用于具有多于两个转换路径的ADC电路。在一些应用中，可能存在多对转换路径，每对转换路径可操作以独立地转换来自相应输入的输入模拟信号，但也可对于该对的输入中的一个输入在双路径模式下操作。例如，图4示出了具有四个单独输入节点202a、202b、202c和202d以及四个转换路径201a、202b、201c和201d的ADC电路400的一个示例。第一转换路径和第二转换路径可如上相对于图2和图3所描述的那样操作，即，可在第一模式下操作以独立地分别转换来自输入节点202a和202b的信号以提供输出Dout1和Dout2，或者可对于来自输入节点201a的输入信号Ain1在第二双路径操作模式下操作。第三转换路径201c和第四转换路径201d可同样以类似的方式操作并且可在一种模式下操作以分别独立地转换来自输入节点202c和202d的信号以提供输出Dout3和Dout4，或者对于输入节点201c在双路径操作模式下操作，从而提供双路径输出DoutD2。应当理解，可以独立于第三转换路径和第四转换路径的操作模式来控制第一转换路径和第二转换路径的操作模式。

ADC电路400因此在可如何使用各种转换路径方面提供了显著程度的灵活性。在一种操作模式下，ADC电路400可用于允许来自四个单独模拟源的四个单独模拟信号Ain1、Ain2、Ain3和Ain4的独立转换，以提供四个单独数字输出Dout1、Dout2、Dout3和Dout4。在一种操作模式下，ADC电路400可用于允许使用转换路径201a和201b对两个单独模拟信号(例如Ain1和Ain2)进行独立转换，同时为来自第三源的第三模拟输入信号Ain3提供双路径操作，例如使用转换路径201c和201d来提供数字输出Dout1、Dout2和DoutD2。另选地，转换路径201c和201d可提供输入信号Ain3和Ain4的独立转换以提供输出Dout3和Dout4，其中转换路径201a和201b用于输入信号Ain1的双路径操作以提供输出DoutD。在另一种操作模式下，ADC电路可允许分别在输入节点202a和202c处接收的两个不同的输入信号Ain1和Ain3的单独双路径转换，以提供输出DoutD和DoutD2。

然而，应当理解，在输入与转换路径之间的连接的其他可能性也是可能的。

例如，在一些应用中，可以将多于两个不同转换路径连接到相同输入节点以接收并处理相同信号。因此，除了参考图2所描述的第一转换路径和第二转换路径之外，还可以存在至少第三转换路径，该第三转换路径可在使用中耦接到第一输入节点以接收并转换输入信号Ain1。当连接到第一输入节点时，第三转换路径可被配置用于例如与第一转换路径和第二转换路径在不同范围内的输入信号，因此，一个转换路径针对全范围信号进行了优化，一个转换路径被配置用于中范围信号，并且另一个转换路径被配置用于低范围信号以提供三路径操作。另选地，为第二转换路径和第三转换路径两者提供连接到第一输入节点的能力可允许选择是否将第二转换路径或第三转换路径用于第一输入的双路径操作。当来自第一输入节点的信号需要高性能时，这可允许决定停止处理哪个输入信号的灵活性。

附加地或另选地，在一些实施方式中，可以将给定的转换路径选择性地连接到多于两个不同输入节点。因此，除了参照图2描述的第一转换路径和第二转换路径之外，还可以存在至少第三转换路径，该第三转换路径耦接以接收来自第三输入节点的输入信号。第二转换路径可被配置为选择性地耦接到第一输入节点、第二输入节点或第三输入节点中的任一者。这可允许第二转换路径用作用于接收和转换来自第二输入节点的输入信号Ain2的独立路径，或者在双路径操作模式下连接到第一输入节点或第三输入节点中的任一者，即，第二转换路径可与第一转换路径或第三转换路径结合使用，以根据需要为输入信号Ain1或输入信号Ain3提供双路径操作。

如上所述，在一些情况下，输入信号可作为差分信号被接收并且/或者转换路径可以是差分路径。图5示出了根据一个实施方案的具有差分输入和差分转换路径的ADC电路500的示例。图5示出了第一输入节点包括用于从第一源接收差分信号的分量Ain1p和Ain1n的输入202ap和202an，同样，第二输入节点包括用于从不同的第二源接收差分信号的分量Ain2p和Ain2n的输入202bp和202bn。图5还示出了转换路径201a和201b的模拟部分是差分的。

本文描述的各种实施方案因此允许在双路径操作模式下使用第一转换路径和第二转换路径来处理相同信号，其中第一转换路径和第二转换路径针对不同的信号电平进行优化。这种操作模式可提供良好的性能，但是会增加与该特定模拟输入信号的转换相关联的功耗，因为两个转换路径正在主动处理该信号。在一些情况下，当输入信号在相对延长的时间段内处于低信号电平时，通常可能需要高性能。然而，如果输入信号在相对延长的时间段内保持处于低电平，则该输入信号的数字输出将仅从针对低电平信号优化的转换路径得出，该转换路径在以上示例中的一些示例中可以是第二转换路径。因此，在一些实施方案中，ADC电路可被配置为当在第二双路径操作模式下操作时响应于低信号条件而可操作以暂停或禁用全量程信号的转换路径(例如，第一转换路径)的至少一些部件，以节省功率。低信号条件可以由控制器208检测，并且例如可包括控制器检测针对低电平信号优化的转换路径的数字输出在确定的时间段内保持低于定义的阈值，或者满足一些其他定义的标准。附加地或另选地，控制器可以从一些其他监测电路接收信号电平的指示，该监测电路可直接监测模拟输入，或者一些其他控制器可确定低信号条件并为控制器208生成控制信号。

在一些实施方式中，ADC电路可在至少第二多路径操作模式下操作以为ADC电路的输出提供当前噪声的指示或动态范围的指示。返回参见图2，控制器208可因此输出指示电路的噪声参数(例如，当前SNR)和/或指示动态范围的信号N/DR。在第二双路径操作模式下，控制器208控制选择器以基于第一转换路径201a或第二转换路径201b的输出或作为两个路径的组合来输出输出信号DoutD。当完全仅从转换路径中的一个转换路径中选择输出信号DoutD，即100％的输出信号DoutD从第一转换路径201a或第二转换路径201b得出时，本底噪声是由于如在双路径模式下所配置的相关路径而产生的。可知道并存储该模式下相关路径中的每个相关路径的本底噪声或动态范围的指示。因此，基于选择哪个转换路径来提供输出信号DoutD，可以确定该路径的本底噪声并将其识别为转换的当前本底噪声。当输出信号DoutD由选择器207提供作为来自两个转换路径的信号的组合时，例如在交叉衰减期间，总本底噪声将取决于来自每个路径的相关贡献，这将取决于选择器207的混频器或交叉衰减器的设置，例如选择器207的滤波器系数。选择器207的相关设置与所得本底噪声之间的关系可例如通过计算、建模和/或测试来确定，并存储在查找表或类似物中。因此，基于选择器207的当前设置，可以确定当前本底噪声或动态范围的指示，并且可将其作为信号N/DR输出。此类信号可用于数字输出的一些下游处理，例如通过输出当前的瞬时本底噪声，可以确定是否存在任何显著的信号内容。当控制器还接收信号幅度的指示时，控制器可以附加地或另选地输出当前SNR的指示。

因此，本公开的实施方案提供了用于将输入的模拟信号转换为数字信号的ADC电路。根据实施方案的ADC电路在模拟输入信号的处理中提供了灵活性，并且可被配置为对给定模拟输入提供多路径处理。如果不需要多路径处理，则相关转换路径可以独立地用于转换其他信号，这可以减小电路面积。

实施方案特别适用于音频处理电路，例如用于处理来自一个或多个麦克风的输入模拟信号。需注意，如本文所用，术语音频应被认为包括表示可由听众听到的可听声音的信号，但也应包括其他频率的信号，例如用于其他应用(诸如机器到机器通信或者接近或手势感测等)的超声频率。该原理还可应用于来自除麦克风之外的其他换能器(诸如各种传感器换能器)的信号。

实施方案可以被布置为音频和/或信号处理电路的一部分，例如可以在主机设备中提供的诸如编解码器的音频电路。根据本发明一个实施方案的电路可被实现为集成电路。

实施方案可以被结合在主机电子设备中，该主机电子设备可以是例如便携式设备和/或用电池电力可操作的设备。主机设备可以是具有作为主机设备的一部分提供的一个或多个麦克风的设备和/或用于与可移除附件装置的麦克风进行有线连接的连接器，该可移除附件装置在使用中可以可移除地连接到主机设备。主机设备可包括用于接收输入数据的无线通信模块。主机设备可以是诸如移动电话或智能电话等的通信设备，诸如笔记本、膝上型或平板计算设备的计算设备，诸如智能手表的可穿戴设备。主机设备可另选地为与任何此类通信、计算或可穿戴设备一起使用的附件设备。主机设备可以是具有语音控制或激活功能的设备。

技术人员将认识到，上文所描述的装置和方法(例如发现和配置方法)的一些方面可以体现为例如非易失性载体介质(诸如磁盘、CD-ROM或DVD-ROM、已编程存储器诸如只读存储器(固件))上或数据载体(诸如光学信号载体或电信号载体)上的处理器控制代码。对于许多应用，实施方案将在DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)上实现。因此，代码可包括常规程序代码或微代码，或例如用于设置或控制ASIC或FPGA的代码。代码还可包括用于动态地配置可重新配置的装置(诸如，可重新编程逻辑门阵列)的代码。类似地，代码可以包括用于硬件描述语言(诸如Verilog

应当注意，上文提到的实施方案说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多另选实施方案。词语“包括”不排除除了在权利要求中所列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在，“一个”或“一种”不排除多个/种，并且单个特征或其他单元可实现权利要求中叙述的若干单元的功能。不应将权利要求中的任何参考数字或标签解释为限制其范围。