專利名稱：解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制Sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路不穩(wěn)定的電路及方法，特別涉及 一種解決Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路及方法。
背景技術(shù)：
在電子行業(yè)的諸多領(lǐng)域，尤其是在數(shù)字語音、音頻和檢測計量裝置領(lǐng)域，片上系統(tǒng) (即SOC, System On Chip)應(yīng)用廣泛。所謂SOC系統(tǒng)，就是集多種常用功能(如音頻處理、 視頻處理、USB/DDR處理、及電源管理等等)于一身的芯片。而sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 (即Sigma-delta ADC)由于具有轉(zhuǎn)換精度高、對模擬電路的性能以及器件匹配性要求較低 等優(yōu)勢而成為各片上系統(tǒng)必不可少的構(gòu)件之一。
現(xiàn)有sigma-delta ADC主要由兩個部件構(gòu)成，一個是模擬sigma-delta調(diào)制器， 另一個是數(shù)字抽取濾波器。Sigma-delta調(diào)制器一般由一個或多個積分器、比較器和處于 反饋環(huán)路上的DAC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)構(gòu)成；而數(shù)字抽取濾波器主要用于衰減基帶以上的量化 噪聲、限制輸入信號帶寬、抑制帶外的雜散信號和電路噪聲等，因此，其不僅消耗功率大，而 且在芯片上所占面積也會比sigma-delta調(diào)制器多。對于sigma-delta ADC，為了減少量 化噪聲，sigma-delta調(diào)制器都會對噪聲整形，其實現(xiàn)噪聲整形的方式一般都是采用高階的 sigma-delta調(diào)制器(即包含多個積分級的電路)。然而，無論是低階還是高階調(diào)制器，當(dāng)輸 入信號大于sigma-delta ADC輸入所允許的范圍時，都會出現(xiàn)調(diào)制器飽和不穩(wěn)定狀態(tài)。一 旦調(diào)制器不穩(wěn)定，即使輸入信號轉(zhuǎn)入正常，通常調(diào)制器也不會自動回到正常工作狀態(tài)。
調(diào)制器不穩(wěn)定通常表現(xiàn)在積分器非線性(即積分器長時間向正或負(fù)電平方向 積分而導(dǎo)致的飽和)或者量化器長時間過載(即輸出信號長時間為最高或最低)。當(dāng) sigma-delta ADC上電時，往往最容易出現(xiàn)調(diào)制器不穩(wěn)定。不管對低階調(diào)制器(階數(shù)< 2) 和高階調(diào)制器(階數(shù)> 3)，在上電過程中，都會出現(xiàn)調(diào)制器飽和不穩(wěn)定的問題，例如，當(dāng)輸 入是一個大信號(該大信號在輸入信號允許范圍內(nèi))、而ADC的量化參考電壓還沒有完全 建立時，就會出現(xiàn)輸入信號大于量化參考電壓，從而致使調(diào)制器飽和。另外在上電過程中， 由于積分器所處的不確定狀態(tài)也可能會使調(diào)制器處在不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，sigma delta ADC 需要采用輔助電路使調(diào)制器在上電過程中一旦出現(xiàn)飽和能恢復(fù)到正常工作的狀態(tài)。
為了使調(diào)制器工作穩(wěn)定，研發(fā)人員提出了多種方法，其中較為典型的是對調(diào)制器 中的積分器進(jìn)行復(fù)位。即通過對積分器的輸出信號或輸出狀態(tài)進(jìn)行檢測來判斷調(diào)制器是否 穩(wěn)定，如果發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定，就使積分器復(fù)位，也就是使積分器的輸入和輸出短接。如圖1所示， 其為一 Sigma-delta ADC電路的調(diào)制器電路示意圖。該調(diào)制器具有4個積分器，即積分器 10、12、14、和16，其中，每一積分器的輸入和輸入端分別連接有一受控開關(guān)，即在積分器10 輸入和輸入端連接受控開關(guān)SWl，在積分器12輸入和輸入端連接受控開關(guān)SW2，在積分器14 輸入和輸入端連接受控開關(guān)SW3，在積分器16輸入和輸入端連接受控開關(guān)SW4，各受控開關(guān) 由振蕩檢測比較器20的輸出信號控制，振蕩檢測比較器20將積分器12的輸出與參考門限進(jìn)行比較，當(dāng)積分器12的輸出超過參考門限，則振蕩檢測比較器20輸出控制信號使各受控 開關(guān)閉合，從而使各積分器輸入與輸出短接，由此實現(xiàn)復(fù)位。
此種控制方式雖然簡單，但卻難以精確檢測到不穩(wěn)定的發(fā)生，因為比較器的參考 門限存在一定的精度偏差；而且其所能檢測的不穩(wěn)定情形也極為有限，即僅僅只是針對 積分器12輸出超過參考門限這樣一種情形。而事實上，sigma-delta ADC電路在上電或 者掉電時更容易引發(fā)積分器工作不確定，對于這種狀況，該種方法卻是無能為力。更為重 要的是，現(xiàn)有配置有sigma-delta ADC電路的片上系統(tǒng)，其芯片面積極為有限，而該方法更 是需要在片上系統(tǒng)有限的空間再增設(shè)振蕩檢測比較器20，如此一則容易引起器件之間的干 擾，再則不可避免會增加片上系統(tǒng)電路的復(fù)雜度，因此，極有必要尋求一種新的方法來解決 sigma-de 1 ta ADC不穩(wěn)定的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的 電路和方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種電路簡單、成本低的片上系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上 電過程不穩(wěn)定的電路，包括至少一個受控器件，各自與待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路的一積分連接；以及電源檢測電路，與各受控器件相連接，用于檢測提供給所述待控制 的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電源的供電狀況，并當(dāng)檢測到供電不穩(wěn)定時向各受控器件 提供第一控制信號，使各積分器復(fù)位，而當(dāng)檢測供電穩(wěn)定后，向各受控器件提供第二控制信 號，使各積分器進(jìn)入積分工作狀態(tài)，從而使所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的工 作穩(wěn)定。
本發(fā)明的解決Sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法，包括步驟1) 當(dāng)一電源檢測電路檢測到提供給待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電源處于供電不 穩(wěn)定狀態(tài)時，所述電源檢測電路向連接在所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的各 調(diào)制器的各受控器件發(fā)出第一控制信號，以使各積分器復(fù)位；2)當(dāng)所述電源檢測電路檢測 到提供給待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電源供電穩(wěn)定后，所述電源檢測電路向 各受控器件發(fā)出第二控制信號，以使各積分器處于積分工作狀態(tài)，由此實現(xiàn)所述待控制的 sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的工作穩(wěn)定。
其中，所述供電不穩(wěn)定狀態(tài)包括上電導(dǎo)致的不穩(wěn)定狀態(tài)和掉電導(dǎo)致的不穩(wěn)定狀 態(tài)。
較佳的，所述電源檢測電路可以是上電復(fù)位電路，尤其可以是低功耗電路。為減低 電路復(fù)雜度，其也可直接采用所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路所在的片上系統(tǒng)自 身已具有的上電復(fù)位電路。
較佳的，受控器件可以連接在調(diào)制器中的積分器上，例如，連接在積分器的輸入端 和輸出端之間，其可以是受控開關(guān)，例如是繼電器、普通開關(guān)或MOS管等。
較佳的，待控制的Sigma-de 1 ta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以是階數(shù)< 2的低階sigma-de 1 ta 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、級聯(lián)2-lsigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、或者級聯(lián)2-kigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等等。
本發(fā)明的片上系統(tǒng)，至少包括sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；連接在所述 sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路各積分器的各受控器件；至少一功能器件；以及上電復(fù)位電路， 用于檢測接入的電源的供電狀況，并當(dāng)檢測到供電不穩(wěn)定時向各受控器件及所述至少一功 能器件提供第一控制信號，使各積分器及至少一功能器件復(fù)位，而當(dāng)檢測供電穩(wěn)定后，向各 受控器件及至少一功能器件提供第二控制信號，使各積分器進(jìn)入積分工作狀態(tài)、同時使至 少一功能器件進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
此外，所述功能器件可以是觸發(fā)器、鎖存器、寄存器、計數(shù)器、模擬電路中的振蕩 器、比較器等。
綜上所述，本發(fā)明的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法和電 路采用直接對電源的工作狀況進(jìn)行檢測，來控制各連接在積分器輸入與輸出端之間的受控 器件，進(jìn)而控制各積分器的復(fù)位，避免因電源上電或掉電帶來的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路工作不穩(wěn)定的情況的發(fā)生。


圖1為現(xiàn)有解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的積分器工作不穩(wěn)定的電路示意圖。
圖2為本發(fā)明的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路的基本架 構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路的工作流 程的實施例示意圖。
圖4為本發(fā)明的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路的具體實 施例示意圖。
圖5為本發(fā)明的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路所控制的 sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路各電壓的時序關(guān)系示意圖。
圖6為本發(fā)明的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路所采用的 上電復(fù)位電路的電路圖。
圖7為本發(fā)明的片上系統(tǒng)基本架構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
請參見圖2，其為本發(fā)明的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電 路的基本架構(gòu)示意圖。所述電路用于控制包含多個積分器(例如積分器1、積分器2……積 分器η，η為大于或等于1的整數(shù))的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述解決sigma-delta 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路包括多個受控器件和一電源檢測電路。
所述多個受控器件各自與所述sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的一積分器連接，例 如，受控器件1連接積分器1，受控器件2連接積分器2……受控器件η連接積分器η，顯然， 受控器件的數(shù)目依據(jù)積分器的數(shù)目而定。一積分器可以僅僅和一受控器件連接，例如，在積 分器輸入端和輸出端之間連接一受控器件；此外，一積分器也可以和多個受控器件連接，例 如，在積分器的輸入端和低電位之間以及積分器的輸出端和低電位之間分別連接一受控器 件。而各受控器件可以是受控開關(guān)，包括但不限于1)繼電器；2)晶體管，例如，MOS管等；3)普通開關(guān)等。
所述電源檢測電路與各受控器件(即受控器件1、受控器件2……受控器件η)相 連接，用于檢測提供給所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電源的供電狀況，以便 根據(jù)所檢測的結(jié)果向各受控器件提供相應(yīng)的控制信號，使所述待控制的sigma-delta模數(shù) 轉(zhuǎn)換電路的工作穩(wěn)定。作為一個優(yōu)選方案，所述電源檢測電路可以采用上電復(fù)位電路來檢 測電源的狀況，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，電源檢測電路并非以此為限，任何可以檢測出 電源是否處于剛開啟或者正掉電的電路都可作為本發(fā)明中的電源檢測電路。
上述電路避免sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法在于當(dāng)電源 檢測電路檢測到提供給待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電源處于供電不穩(wěn)定狀 態(tài)時，所述電源檢測電路向受控器件1、受控器件2……受控器件η發(fā)出第一控制信號，以 使積分器1、積分器2……積分器η復(fù)位；而當(dāng)所述電源檢測電路檢測到提供給待控制的 sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電源供電穩(wěn)定后，所述電源檢測電路向受控器件1、受控器件 2……受控器件η發(fā)出第二控制信號，以使積分器1、積分器2……積分器η處于積分工作狀 態(tài)，由此實現(xiàn)所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的工作穩(wěn)定。
更為詳細(xì)言之，如圖3所示，由電源檢測電路檢測電源是否剛接通(即電源是否 上電)，如果是，則所述電源檢測電路向各受控器件發(fā)出第一控制信號(例如，開關(guān)閉合信 號)，使各受控開關(guān)閉合，由此與各受控開關(guān)連接的各積分器復(fù)位；而如果電源檢測電路沒 有檢測到電源接通的信號，即電源處于斷開，則電源檢測電路繼續(xù)等待。
接著，當(dāng)電源上電后，電源檢測電路檢測電源是否已經(jīng)穩(wěn)定，如果是，則向各受控 器件發(fā)出第二控制信號(例如，開關(guān)斷開信號)，使各受控開關(guān)斷開，由此與各受控開關(guān)連 接的各積分器進(jìn)入正常的積分狀態(tài)；而如果電源還不穩(wěn)定，則各受控開關(guān)繼續(xù)閉合，各積分 器繼續(xù)保持復(fù)位狀態(tài)。
接著，當(dāng)供電穩(wěn)定后，由于某種原因，突然掉電，則所述電源檢測電路檢測到這一 掉電事件后，則向各受控器件發(fā)出第一控制信號(例如，開關(guān)閉合信號)，使各積分器回復(fù) 到復(fù)位狀態(tài)，直到電源穩(wěn)定后再進(jìn)入積分狀態(tài)。而如果沒有掉電事件發(fā)生，則各積分器繼續(xù) 進(jìn)行正常積分。
以下將以一個級聯(lián)(mashdsigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路為例來更為具體的描述 本發(fā)明的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路。
如圖4所示，mash 2-2sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括第一級二階sigma-delta 調(diào)制器、求和電路112、第二級二階sigma-delta調(diào)制器、及將所述第一級二階sigma-delta 調(diào)制器和第二級二階sigma-delta調(diào)制器輸出信號進(jìn)行噪聲抵消的噪聲抵消邏輯單元(即 Noise cancel)，其具有二階調(diào)制器的穩(wěn)定性優(yōu)勢，同時又能夠?qū)崿F(xiàn)四階調(diào)制器的噪聲整形 效果。其中，第一級二階sigma-delta調(diào)制器包括第一個一階積分電路、第二個一階積分 電路、和量化器107串接而成串聯(lián)電路、及將量化器107的輸出進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后反饋回第一 個一階積分電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(即DAC) 133，而第一個一階積分電路包括積分器103和求 和電路102等；第二個一階積分電路包括積分器106和求和電路105等。量化器107實 際就是一個簡單的比較器，一般而言，在sigma-delta調(diào)制器中，對于比較器通常沒有嚴(yán)格 的設(shè)計要求，因為比較器的非理想特性都可通過環(huán)路濾波器加以噪聲整形。所以，一個不包 括前置放大器或失調(diào)抵消電路的簡單比較器就可以滿足要求，如鎖存比較器就比較適合這種應(yīng)用。積分器103、積分器106都是通過開關(guān)電容方法實現(xiàn)的。求和電路102把經(jīng)過縮 放器101 (增益系數(shù)為al)縮放的輸入信號Vin與量化器107經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 133和 反饋路徑108(反饋系數(shù)為bl)的信號的差值送入積分器103 ；求和電路105把經(jīng)過縮放器 105(增益系數(shù)為a2)縮放的積分器103的輸出信號與量化器107經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 133 和反饋路徑109(反饋系數(shù)為b2)的信號的差值送入積分器106，當(dāng)積分器106的輸出為正 時，為了使積分器輸出為負(fù)，量化器107反饋一個正的參考信號，分別經(jīng)過反饋路徑108和 109送入求和電路102和105，以使已縮放Vin和已縮放的積分器103輸出與量化器107反 饋一個正的參考信號相減。同樣，當(dāng)積分器106輸出為負(fù)時，量化器107反饋一個負(fù)的參考 信號，分別經(jīng)過反饋路徑108和109，由求和電路102和105分別將加在已縮放Vin和已縮 放積分器103輸出與之相減。因此這個兩階的積分器積累了輸入信號和量化輸出信號之 差，并試圖保持積分器輸出在零附近。積分器輸出為零表明輸入信號Vin與量化輸出之差 為零。實際上，積分器和量化器構(gòu)成的反饋迫使量化器輸出的局部平均值跟蹤輸入信號的 局部平均值。第二級二階sigma-delta調(diào)制器和第一級二階sigma-delta調(diào)制器結(jié)構(gòu)相同， 只是積分器115的增益系數(shù)cl，反饋系數(shù)gl，積分器118的增益系數(shù)c2和反饋系數(shù)g2不 同。求和電路112將經(jīng)過縮放器110(增益系數(shù)dl)縮放的積分器106輸出信號和經(jīng)過縮 放器111縮放的量化器107輸出信號求和后送入第二級二階sigma-delta調(diào)制器輸入端， 系數(shù)dl和d2影響調(diào)制器的噪聲傳輸函數(shù)。第一級二階sigma-delta調(diào)制器的輸出和第二 級二階sigma-delta調(diào)制器的輸出送入噪聲抵消邏輯單元，在求和節(jié)點131相加后作為整 個ADC的輸出Vout。圖4右邊方框內(nèi)所示的邏輯就是噪聲抵消邏輯單元的結(jié)構(gòu)。
由于上述mash 2-2sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包含4個積分器，即積分器103、 106、115、和118，故為實現(xiàn)對上述mash 2-2sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的積分器復(fù)位控制， 相應(yīng)的控制電路可包括4個受控開關(guān)，即受控開關(guān)127、128、129、130，其中，受控開關(guān)127 連接在積分器103的輸入端和輸出端之間，受控開關(guān)1 連接在積分器106的輸入端和輸 出端之間，受控開關(guān)1 連接在積分器115的輸入端和輸出端之間，受控開關(guān)130連接在積 分器118的輸入端和輸出端之間，受控開關(guān)127、1觀、口9、130各自的受控端連接電源檢測 電路，例如，上電復(fù)位電路(即POR電路)132的輸出端。由于POR電路132—般定義成低 電位有效，所以受控開關(guān)127、128、129、130可以通過PMOS管來實現(xiàn)。而如果POR電路132 定義成高電位有效，則受控開關(guān)127、1 、口9、130可以通過NMOS管來實現(xiàn)。
再請參見圖5，其顯示了在sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程和掉電過程如何 避免因輸入信號大于量化參考電平而使調(diào)制器處于飽和不穩(wěn)定狀態(tài)。其中，AVDD201是電 源上電和掉電波形，Vrefp202是正量化參考電平(相對于共模偏置信號)在上電和掉電過 程中的波形，Vrefn203是負(fù)量化參考電平(相對于共模偏置信號)在上電和掉電過程中 的波形，Vcom204是共模參考電平在上電和掉電過程中的波形，reSet_n_por205是POR電 路113產(chǎn)生的輸出信號波形，POR電路113用于檢測電源電壓上電和掉電過程，即當(dāng)POR電 路113檢測到電源穩(wěn)定在一個合適的范圍內(nèi)后，其會延遲一個固定的時間(即Tdelay)后 使reset_n_por變?yōu)楦唠娖?，這個固定時間的長度必須能使Vrefp、Vrefn和Vcom建立到 ADC所要求的精度范圍，同時也要能保證數(shù)字電路能夠正確啟動。一般都會加入延時單元讓 reSet_n_p0r信號延遲一個系統(tǒng)決定的時間。當(dāng)POR電路113檢測到電源電壓上電時，其輸 出的reset_n_p0r信號會使得連接在各積分器輸入端和輸出端的受控開關(guān)127、128、129、130閉合，由此各積分器的輸入和輸出短接，從而各積分器的電壓為共模電平，即各積分器 處于復(fù)位狀態(tài)。而當(dāng)POR電路113檢測到電源已上電穩(wěn)定，Vrefp, Vrefn和積分器都已建 立好后，POR電路113控制受控開關(guān)127、128、129、130斷開，由此調(diào)制器恢復(fù)到正常工作狀 態(tài)，即積分功能狀態(tài)。這樣調(diào)制器就不會在上電過程中出現(xiàn)飽和不穩(wěn)定狀態(tài)。而當(dāng)POR電 路113檢測到電源出現(xiàn)掉電的時候，其也能夠讓調(diào)制器處于復(fù)位狀態(tài)。即當(dāng)POR電路113 檢測到AVDD低于一個預(yù)設(shè)的閾值，POR電路113的輸出就會變低，從而使各積分器復(fù)位。這 種方法很好的解決了電源上電和掉電過程sigma-delta ADC的不穩(wěn)定問題。
再請參見圖6，其為一個簡單的低功耗POR電路示意圖。因POR電路是一直處于工 作狀態(tài)的，所以要求低功耗，一般電流都要小于luA。左邊的PMOS管M5和電阻分壓構(gòu)成偏 置和采樣電路，POR電路的靜態(tài)功耗由偏置電路和其后的電流鏡引入，為保持低功耗，總電 阻控制在5M Ω左右，使支路電流大約在300nA，AVDD采樣點Vd的閾值在Ml的閾值電壓Vtta M1(約為0.7)處。AB和CD間都接入施密特(schmitt)觸發(fā)器以增強抗干擾能力。上電階 段，隨電源從OV上升，當(dāng)處于較低電壓時，Ml柵極電壓較低(Vd <0. 7V)而處于截止?fàn)顟B(tài)， Μ5和Μ6導(dǎo)通，A點電壓隨AVDD上升而上升，當(dāng)AVDD不足以達(dá)到使schmitt觸發(fā)器正常工 作的狀態(tài)時，B點不能給出正常反相信號，接近IV時，schmitt觸發(fā)器已經(jīng)可以正常工作，B 轉(zhuǎn)變?yōu)?，此時各反相器都已經(jīng)可以正常工作。C點電壓也是0，E點電壓為0。而后AVDD繼 續(xù)上升，當(dāng)其分壓值高過Vthn m時，Ml導(dǎo)通，A點電壓=0，B點電壓=1(就是AVDD)，高電 平傳遞到E點需要經(jīng)歷一定的延時。C點M3構(gòu)成的很大的MOS電容，而其驅(qū)動反相器采用 倒比管，產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的延時。經(jīng)過一定時間的延時，E為高電平，則M2截止，Vd到AVSS 之間的電阻會增加，因此電源采樣分壓比提高，則當(dāng)電源AVDD跌落時需要更低才能導(dǎo)致Ml 截止，這就增強了 POR電路的抗干擾能力。在掉電階段，電源從AVDD開始下降，只要Ml沒 有截止，輸出端點E的高電平就不會發(fā)生變化。當(dāng)AVDD下降導(dǎo)致Ml截止時，A點電壓跟隨 AVDD變動為高電平，那么B點為0，經(jīng)過一定延遲后，E點也為0，系統(tǒng)發(fā)生復(fù)位。此后M2導(dǎo) 通，電源采樣分壓比降低，此時電源如出現(xiàn)少量的上升干擾電平也不會使E點電位發(fā)生變 化，抑制了電源電壓上的干擾。
需要說明的是，上述實施例僅作為本發(fā)明的一個具體實施例，而非用于限制本發(fā) 明，任何其他的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路都可采用本發(fā)明所述的方法和電路來進(jìn)行控 制。例如，對于其他低階或高階sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，特別是對于本身穩(wěn)定的低階 (階數(shù)彡2)以及mash2-l等類型的sigma-delta ADC，，都可采用上述所述方法及電路來使 sigma-delta ADC工作穩(wěn)定。同樣，采用的上電復(fù)位電路也并非以圖6所示為限，不過，以直 接采用sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路所在的片上系統(tǒng)本身已配置的上電復(fù)位電路為佳。
需要說明的是，片上系統(tǒng)之所以需要配置上電復(fù)位電路，這是因為隨著芯片集成 度的提高，單個芯片上包含了越來越多的復(fù)雜功能模塊。其中一些模塊必須在上電或者從 節(jié)電模式恢復(fù)時處于一定的已知初始狀態(tài)，從而保證能夠正確地執(zhí)行操作。因此需要采用 上電復(fù)位(Power On Reset)信號對諸如觸發(fā)器、鎖存器和寄存器等存儲器件、計數(shù)器、模擬 電路中的振蕩器、比較器等單元電路進(jìn)行復(fù)位，以便保證該些電路在上電過程能正確啟動。
具體可參見圖7，其為一片上系統(tǒng)的基本架構(gòu)示意圖。如圖所示，所述片上系統(tǒng)包 含功能器件1和功能器件2，其中，功能器件1和功能器件2可以是觸發(fā)器、鎖存器、寄存器、 計數(shù)器、模擬電路中的振蕩器、或比較器等，由于功能器件1和功能器件2需要上電復(fù)位信號來進(jìn)行復(fù)位，因此，所述片上系統(tǒng)需要為功能器件1和功能器件2配置一上電復(fù)位電路。 而當(dāng)所述片上系統(tǒng)還包含上述所述的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(例如，包含η個積分器 的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路)時，如此就可以直接采用該上電復(fù)位電路來控制連接在該 sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路各積分器的各受控器件(即受控器件1、2……η)。
當(dāng)然，片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并非以上述實施例為限，例如，可包含其它數(shù)字電路或模擬 電路等，在此不再一一例舉。
綜上所述，本發(fā)明的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法和電 路通過上電復(fù)位電路檢測電源上電或掉電狀況的發(fā)生，并相應(yīng)提供復(fù)位信號使連接在各積 分器輸入和輸出端之間的受控開關(guān)閉合，來避免因電源上電或掉電而引發(fā)的積分器工作不 穩(wěn)定。相對于現(xiàn)有通過對積分器輸出信號或輸出狀態(tài)的檢測而言，本法不需要再增設(shè)檢測 電路，而是可直接利用片上系統(tǒng)本已配置的上電復(fù)位電路，由此，可簡化片上系統(tǒng)的電路結(jié) 構(gòu)，降低其電路的復(fù)雜度。而且，本法是直接對電源進(jìn)行檢測，因此，當(dāng)電源掉電時，也可實 現(xiàn)積分器的復(fù)位，極大的提高了 sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的穩(wěn)定性。
上述實施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉 此項技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā) 明的權(quán)利保護范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路，其特征在于包括至少一個受控器件，各自與待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的一積分器連接；電 源檢測電路，與各受控器件相連接，用于檢測提供給所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路的電源的供電狀況，并當(dāng)檢測到供電不穩(wěn)定時向各受控器件提供第一控制信號，使各 積分器復(fù)位，而當(dāng)檢測供電穩(wěn)定后，向各受控器件提供第二控制信號，使各積分器進(jìn)入積分 工作狀態(tài)，從而使所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的工作穩(wěn)定。
2.如權(quán)利要求1所述的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路，其特 征在于所述電源檢測電路為上電復(fù)位電路。
3.如權(quán)利要求2所述的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路，其特 征在于所述上電復(fù)位電路為所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路所在的片上系統(tǒng)自 身已具有的配置。
4.如權(quán)利要求1所述的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路，其特 征在于受控器件包括連接在積分器輸入端和輸出端之間的受控開關(guān)。
5.如權(quán)利要求4所述的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路，其特 征在于所述受控開關(guān)為繼電器、普通開關(guān)、或MOS管。
6.如權(quán)利要求1所述的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路，其特 征在于所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路為階數(shù)< 2的低階sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn) 換電路、級聯(lián)2-lsigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、以及級聯(lián)2-2sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中的 一種。
7.如權(quán)利要求6所述的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路，其特 征在于所述2-kigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括第一級二階sigma-delta調(diào)制器、求和 電路、第二級二階sigma-delta調(diào)制器、及將所述第一級二階sigma-delta調(diào)制器和第二 級二階sigma-delta調(diào)制器輸出信號進(jìn)行噪聲抵消的噪聲抵消邏輯單元，其中，所述第一 級二階sigma-delta調(diào)制器和第二級二階sigma-delta調(diào)制器各自都包括由第一個一階 積分電路、第二個一階積分電路、和量化器串接而成串聯(lián)電路、及將量化器的輸出進(jìn)行數(shù)模 轉(zhuǎn)換后反饋回第一個一階積分電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述求和電路將經(jīng)過縮放的第一級二階 sigma-delta調(diào)制器中第二個積分電路的輸出和經(jīng)過縮放的第一級二階sigma-delta調(diào)制 器中量化器的輸出求和后送入所述第二級二階sigma-delta調(diào)制器輸入端。
8.一種解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法，其特征在于包括步驟當(dāng)一電源檢測電路檢測到提供給待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電源處于供 電不穩(wěn)定狀態(tài)時，所述電源檢測電路向連接在所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的 各調(diào)制器的各受控器件發(fā)出第一控制信號，以使各積分器復(fù)位；當(dāng)所述電源檢測電路檢測到提供給待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電源供電 穩(wěn)定后，所述電源檢測電路向各受控器件發(fā)出第二控制信號，以使各積分器處于積分工作 狀態(tài)，由此實現(xiàn)所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的工作穩(wěn)定。
9.如權(quán)利要求8所述的解決sigma-delta數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法，其特征 在于當(dāng)所述電源檢測電路檢測到上電導(dǎo)致的不穩(wěn)定狀態(tài)或者掉電導(dǎo)致的不穩(wěn)定狀態(tài)時， 發(fā)出第一控制信號。
10.如權(quán)利要求8或9所述的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法， 其特征在于所述電源檢測電路為上電復(fù)位電路。
11.如權(quán)利要求10所述的解決Sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法，其 特征在于所述上電復(fù)位電路為所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路所在的片上系統(tǒng) 自身已具有的配置。
12.如權(quán)利要求8所述的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法，其特 征在于受控器件包括連接在積分器的輸入端和輸出端之間的受控開關(guān)。
13.如權(quán)利要求12所述的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法，其 特征在于受控開關(guān)為MOS管、繼電器、或普通開關(guān)。
14.如權(quán)利要求8所述的解決sigma-delta數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法，其特征 在于所述待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是階數(shù)< 2的低階sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路、級聯(lián)2-lsigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、以及級聯(lián)2-2sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中的一 種。
15.如權(quán)利要求14所述的解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的方法，其 特征在于所述2-kigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括第一級二階sigma-delta調(diào)制器、求 和電路、第二級二階sigma-delta調(diào)制器、及將所述第一級二階sigma-delta調(diào)制器和第二 級二階sigma-delta調(diào)制器輸出信號進(jìn)行噪聲抵消的噪聲抵消邏輯單元，其中，所述第一 級二階sigma-delta調(diào)制器和第二級二階sigma-delta調(diào)制器各自都包括由第一個一階 積分電路、第二個一階積分電路、和量化器串接而成串聯(lián)電路、及將量化器的輸出進(jìn)行數(shù)模 轉(zhuǎn)換后反饋回第一個一階積分電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述求和電路將經(jīng)過縮放的第一級二階 sigma-delta調(diào)制器中第二個積分電路的輸出和經(jīng)過縮放的第一級二階sigma-delta調(diào)制 器中量化器的輸出求和后送入所述第二級二階sigma-delta調(diào)制器輸入端。
16.一種片上系統(tǒng)，其特征在于至少包括sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；連接在所述sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路各積分器的各受控器件；至少一功能器件；上電復(fù)位電路，用于檢測接入的電源的供電狀況，并當(dāng)檢測到供電不穩(wěn)定時向各受控 器件及所述至少一功能器件提供第一控制信號，使各積分器及至少一功能器件復(fù)位，而當(dāng) 檢測供電穩(wěn)定后，向各受控器件及至少一功能器件提供第二控制信號，使各積分器進(jìn)入積 分工作狀態(tài)、同時使至少一功能器件進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
17.如權(quán)利要求16所述的片上系統(tǒng)，其特征在于所述功能器件包括觸發(fā)器、鎖存器、 寄存器、計數(shù)器、模擬電路中的振蕩器、及比較器。
18.如權(quán)利要求16所述的片上系統(tǒng)，其特征在于受控器件為連接在積分器的輸入端 和輸出端之間的受控開關(guān)。
19.如權(quán)利要求16所述的片上系統(tǒng)，其特征在于所述sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是 階數(shù)< 2的低階sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、級聯(lián)2-lsigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、以及級 聯(lián)2-2sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中的一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路及方法。其中，所述電路包括連接在待控制的sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的各積分器各受控器件；以及根據(jù)檢測到的電源供電狀況向各受控器件提供控制信號的電源檢測電路，由于電源檢測電路可采用上電復(fù)位電路，尤其可直接利用sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路所在的片上系統(tǒng)已有的上電復(fù)位電路，如此可大大降低片上系統(tǒng)的電路復(fù)雜度，而且可有效節(jié)約成本。此外，本發(fā)明還提供一種由sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和其它功能器件共用上電復(fù)位電路的片上系統(tǒng)。
文檔編號H03M1/10GK102035550SQ201010558288
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者李發(fā)寧, 王煒, 馬俠 申請人:鉅泉光電科技(上海)股份有限公司