專利名稱：噪聲緩沖電路以及含有該電路的過采樣模數(shù)轉換器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及模數(shù)轉換器，更具體地，是一種用于過采樣模數(shù)轉換器的噪聲緩沖電路以及含有該噪聲整形電路的過采樣模數(shù)轉換器。
背景技術：
當前，在模擬集成電路和模數(shù)混合集成電路中，過采樣噪聲整形模數(shù)轉換器廣泛應用于通信設備的前端和音頻信號的轉換等，并且是通信、視頻、音頻信號處理中的必需的電路技術。通常，過采樣模數(shù)轉換器包括多個運算放大級，并通過例如高階循環(huán)等手段來進行過采樣模數(shù)轉換處理。如圖1所示，是一種常規(guī)的過采樣模數(shù)轉換器的原理示意圖，該過采樣模數(shù)轉換器I包括第一運算放大級10、第二運算放大級20和第三運算放大級30。其中各放大級均連接有反饋電路(圖未示處)，以提供負反饋。但是，在過采樣模數(shù)轉換器中，會產生固定的噪聲。由于在高精度、低頻率的應用中，對噪聲要求尤其高，因此，如何降低過采樣模數(shù)轉換器中的噪聲，是業(yè)界一直致力于解決的問題。由于在過采樣模數(shù)轉換器中，噪聲來源主要是第一運算放大級內的運算放大器、開關、電容等。因此，現(xiàn)有的消除噪聲的手段一般是對第一運算放大級進行噪聲失調處理。例如在第一級運算放大器內采用雙采樣關聯(lián)噪聲消除、電容存儲失調消除、調制解調消除等手段，來進行噪聲整形。如圖2、3所示，是利用調制解調技術對過采樣模數(shù)轉換器進行噪聲消除的示意圖。在現(xiàn)有技術中，是對過采樣模數(shù)轉換器的第一運算放大級10內的運算放大器11加入調制方案，具體地，分別在運算放大器11的輸入和輸出端設置調制開關12、13，以進行調制解調處理。其中，調制開關12用于調制處理，調制開關13用于調制及解調處理。調制開關
12、13利用常規(guī)的調制解調器件構成，通常是由MOS管構建的。然而，由于噪聲整形技術原理，使得在對過采樣模數(shù)轉換器的第一運算放大級的調制中，會將噪聲再次返折到低頻，從而導致了低頻噪聲的消除效果不佳，同時，采用該種手段，還會產生新的調制頻率諧波。

實用新型內容本實用新型的目的，在于解決現(xiàn)有的過采樣模數(shù)轉換器在降噪處理中的上述問題，從而提供了一種創(chuàng)新的噪聲緩沖電路以及包括該電路的過采樣模數(shù)轉換器。本實用新型的噪聲緩沖電路，用于降低過采樣模數(shù)轉換器在工作狀態(tài)時的噪聲，該噪聲緩沖電路包括一個緩沖輸入端和一個緩沖輸出端，該緩沖輸入端接入輸入信號，該緩沖輸出端將輸出信號輸送給該過采樣模數(shù)轉換器的第一運算放大級，并且，該噪聲緩沖電路進一步包括:第一緩沖放大級，該第一緩沖放大級用于對該輸入信號進行第一級增益控制；第二緩沖放大級，該第二緩沖放大級與第一緩沖放大級相連接，用于對該輸入信號進行第二級增益控制；正反饋電阻網絡，該正反饋電阻網絡用于為該噪聲緩沖電路提供正反饋；負反饋電阻網絡，該負反饋電阻網絡用于為該噪聲緩沖電路提供負反饋；其中，該第一緩沖放大級設置有分別用于調制的第一調制開關以及用于調制和解調的第二調制開關。優(yōu)選地，該第一緩沖放大級包括第一運算放大器，并且，該第一運算放大器的輸入端和該第一調制開關相連接，該第一運算放大器的輸出端和該第二調制開關相連接。優(yōu)選地，該輸入信號包括正相輸入信號和反相輸入信號；該正反饋電阻網絡包括一個第一電阻網絡輸入端子、一個第一電阻網絡輸出端子、以及一個第一電阻網絡反饋端子，其中，該第一電阻網絡輸入端子接入該正相輸入信號，該第一電阻網絡輸出端子和該第二緩沖放大級的正相輸出端相連接，該第一電阻網絡反饋端子通過該第一調制開關和該第一運算放大器的輸入端中的正相輸入端相連接；該負反饋電阻網絡包括一個第二電阻網絡輸入端子、一個第二電阻網絡輸出端子、以及一個第二電阻網絡反饋端子，其中，該第二電阻網絡輸入端子接入該反相輸入信號，該第二電阻網絡輸出端子和該第二緩沖放大級的反相輸出端相連接，該第二電阻網絡反饋端子通過該第一調制開關和該第一運算放大器的輸入端中的反相輸入端相連接。優(yōu)選地，所述第二緩沖放大級的正相輸出端和反相輸出端之間依次連接有一個第一輸出電阻、一個輸出電容、以及一個第二輸出電阻，并且由該輸出電容的兩端輸出所述輸出信號。優(yōu)選地，所述正反饋電阻網絡以及所述負反饋網絡內的各個電阻為溫度補償電阻。優(yōu)選地，所述正反饋電阻網絡以及所述負反饋網絡內的各個電阻由正溫度系數(shù)電阻和負溫度系數(shù)電阻組成。本實用新型的過采樣模數(shù)轉換器，包括第一運算放大級以及設置在該第一運算放大級輸出端的至少一個后續(xù)運算放大級，該第一運算放大級前置連接有如上所述的噪聲緩沖電路。本實用新型的噪聲緩沖電路可作為前置級設置于常規(guī)的過采樣模數(shù)轉換器，從而將輸送給該常規(guī)過采樣模數(shù)轉換器的輸入信號進行降噪處理，使輸入信號變?yōu)榈驮肼曅盘?，并且避免了常?guī)的過采樣模數(shù)轉換器噪聲處理中所出現(xiàn)的噪聲折回現(xiàn)象，因此實現(xiàn)了低噪聲放大，并且，噪聲緩沖電路內的電阻網絡可選用零溫度系數(shù)的電阻組成，從而實現(xiàn)了低溫漂增益放大，因此尤其適用于在很多低頻低噪聲要求的環(huán)境應用。

圖1為現(xiàn)有的過采樣模數(shù)轉換器的示意圖；圖2為現(xiàn)有的對過采樣模數(shù)轉換器進行噪聲整形的示意圖；圖3為圖2中電路結構的更具體的實施示意圖；圖4為本實用新型的噪聲緩沖電路的原理示意圖；圖5為本實用新型的噪聲緩沖電路在一個實施方式中的電路示意圖；圖6為本實用新型的噪聲緩沖電路中低溫電阻的構成示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖，對本實用新型的噪聲緩沖電路的結構組成和工作原理進行詳細說明?？傮w而言，本實用新型的噪聲緩沖電路，可作為現(xiàn)有的過采樣模數(shù)轉換器的前置級，用于提高噪聲消除效果，以更好地實現(xiàn)噪聲整形。在該噪聲緩沖電路中，包括兩個緩沖放大級，本實用新型通過在第一緩沖放大級前后分別設置調制開關，從而達到在信號輸入給過采樣模數(shù)轉換器之前消除噪聲的目的。這與現(xiàn)有的在過采樣模數(shù)轉換器內添加調制開關相比，防止了調制過程中噪聲再次折回到低頻。另一方面，也可將該本實用新型的噪聲緩沖電路和現(xiàn)有的過采樣模數(shù)轉換器相整合，從而形成一種新型的過采樣模數(shù)轉換器結構。如圖4所示，為100本實用新型的噪聲緩沖電路的原理示意圖，它用于降低過采樣模數(shù)轉換器I在工作狀態(tài)時的噪聲。結合附圖，噪聲緩沖電路100包括一個緩沖輸入端IN和一個緩沖輸出端OUT,緩沖輸入端IN接入輸入信號,緩沖輸出端OUT將輸出信號輸送給該過采樣模數(shù)轉換器I的第一運算放大級10 (參照圖1)。特別地，在本實用新型中，噪聲緩沖電路100進一步包括第一緩沖放大級110、第二緩沖放大級120、第一調制開關130和第二調制開關140。第一緩沖放大級110用于對該輸入信號進行第一級增益控制。第一緩沖放大級110可以是常規(guī)運算放大器內的一個放大級。第二緩沖放大級120與第一緩沖放大級110相連接，用于對該輸入信號進行第二級增益控制。第二緩沖放大級120可以是常規(guī)運算放大器內的一個放大級。在本實用新型的該實施方式中，第一緩沖放大級110和第二緩沖放大級120利用同一個運算放大器構成，其中，第一緩沖放大級110為該運算放大器的第一放大級，第二緩沖放大器120為該運算放大器的第二放大級。特別地，在第一緩沖放大級110內，設置有分別用于調制的第一調制開關130以及用于調制和解調的第二調制開關140。第一調制開關130設置于第一緩沖放大級110的輸入端，第二調制開關140設置于第一緩沖放大級110的輸出端。常規(guī)地，第一調制開關130和第二調制開關140分別采用現(xiàn)有的開關調制器件構成。參照圖5，第一緩沖放大級110包括第一運算放大器Al，并且，第一運算放大器Al的輸入端和第一調制開關130相連接，第一運算放大器Al的輸出端和第二調制開關140相連接。而第二緩沖級120包括一個第二運算放大器A2。在圖5中，圖4中的第一緩沖放大級Al內設置的第一調制開關為Tl，第二調制開關為T2。為實現(xiàn)增益控制，該噪聲緩沖電路兩個反饋網絡，即正反饋電阻網絡150和負反饋電阻網絡160。其中，正反饋電阻網絡150用于為噪聲緩沖電路100提供正反饋；負反饋電阻網絡160用于為噪聲緩沖電路100提供負反饋。更具體地，繼續(xù)參照圖3,輸入信號包括正相輸入信號In_p和反相輸入信號In_η。正反饋電阻網絡150包括一個第一電阻網絡輸入端子151、一個第一電阻網絡輸出端子152、以及一個第一電阻網絡反饋端子153，其中，第一電阻網絡輸入端子151接入正相輸入信號Ιη_ρ,第一電阻網絡輸出端子152和第二緩沖放大級Α2的正相輸出端相連接,第一電阻網絡反饋端子153通過第一調制開關Tl和第一運算放大器Al的輸入端中的正相輸入端相連接。[0037]另一方面，負反饋電阻網絡160包括一個第二電阻網絡輸入端子161、一個第二電阻網絡輸出端子162、以及一個第二電阻網絡反饋端子163，其中，第二電阻網絡輸入端子161接入反相輸入信號In_n，第二電阻網絡輸出端子162和第二緩沖放大級A2的反相輸出端相連接，第二電阻網絡反饋端子163通過第一調制開關Tl和第一運算放大器Al的輸入端中的反相輸入端相連接。常規(guī)地，正反饋電阻網絡150和負反饋電阻網絡160可由多個電阻構件，并可通過選擇開關，以對增益水平進行配置。例如，在圖5所示的實施方式中，正反饋電阻網絡150包括互聯(lián)的電阻R1、R3及R5，并在R3的兩端通過開關K1、K2分別通過第一調制開關Tl連接到第一緩沖放大級的正相輸入端。同樣地，負反饋電阻網絡160包括互聯(lián)的電阻R2、R4及R6，并在R4的兩端通過開關Κ3、Κ4分別通過第一調制開關Tl連接到第一緩沖放大級的反相輸入端。當然，容易理解，圖5中的正反饋電阻網絡150和負反饋電阻網絡160也可采用其他合適的電阻網絡配置方式，以噪聲緩沖電路100的放大增益進行控制調節(jié)。優(yōu)選地，在本實用新型的優(yōu)選的實施方式中，正反饋電阻網絡150以及負反饋網絡160內的各個電阻，即R1-R6為溫度補償電阻。參見圖6，正反饋電阻網絡以及負反饋網絡內的各個電阻由正溫度系數(shù)電阻和負溫度系數(shù)電阻組成。采用正溫度系數(shù)電阻和負溫度系數(shù)電阻，可構成接近零溫度系數(shù)的電阻網絡，從而使得增益放大的調節(jié)和溫度特性無關，這增加了系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定性。進一步地，第二緩沖放大級Α2的正相輸出端和反相輸出端之間依次連接有一個第一輸出電阻R7、一個輸出電容C、以及一個第二輸出電阻R8,并且由輸出電容C的兩端輸出輸出信號，該輸出信號包括一個正相輸出信號0ut_n和一個反相輸出信號0ut_p。同樣地，第一輸出電阻R7和第二輸出電阻R8也可分別由正溫度系數(shù)電阻和負溫度系數(shù)電阻構成。將本實用新型的噪聲緩沖電路和現(xiàn)有的過采樣模數(shù)轉換器相整合，可形成新型的過采樣模數(shù)轉換器電路結構。在該新型的過采樣模數(shù)轉換器中，常規(guī)地，包括第一運算放大級以及設置在該第一運算放大級輸出端的至少一個后續(xù)運算放大級，并且特別地，該第一運算放大級前置連接有本實用新型的噪聲緩沖電路，從而構成具有前置噪聲緩沖電路的新型的過采樣模數(shù)轉換器。綜上所述，本實用新型的噪聲緩沖電路可作為前置級設置于常規(guī)的過采樣模數(shù)轉換器，從而將輸送給該常規(guī)過采樣模數(shù)轉換器的輸入信號進行降噪處理，使輸入信號變?yōu)榈驮肼曅盘?，并且避免了常?guī)的過采樣模數(shù)轉換器噪聲處理中所出現(xiàn)的噪聲折回現(xiàn)象，因此實現(xiàn)了低噪聲放大，并且，噪聲緩沖電路內的電阻網絡可選用零溫度系數(shù)的電阻組成，從而實現(xiàn)了低溫漂增益放大，因此尤其適用于在很多低頻低噪聲要求的環(huán)境應用。
權利要求1.一種噪聲緩沖電路，用于降低過采樣模數(shù)轉換器在工作狀態(tài)時的噪聲，其特征在于，該噪聲緩沖電路包括一個緩沖輸入端和一個緩沖輸出端，該緩沖輸入端接入輸入信號，該緩沖輸出端將輸出信號輸送給該過采樣模數(shù)轉換器的第一運算放大級，并且，該噪聲緩沖電路進一步包括: 第一緩沖放大級，該第一緩沖放大級用于對該輸入信號進行第一級增益控制； 第二緩沖放大級，該第二緩沖放大級與第一緩沖放大級相連接，用于對該輸入信號進行第二級增益控制； 正反饋電阻網絡，該正反饋電阻網絡用于為該噪聲緩沖電路提供正反饋； 負反饋電阻網絡，該負反饋電阻網絡用于為該噪聲緩沖電路提供負反饋； 其中，該第一緩沖放大級設置有分別用于調制的第一調制開關以及用于調制和解調的第二調制開關。
2.根據權利要求1所述的噪聲緩沖電路，其特征在于，該第一緩沖放大級包括第一運算放大器，并且，該第一運算放大器的輸入端和該第一調制開關相連接，該第一運算放大器的輸出端和該第二調制開關相連接。
3.根據權利要求2所述的噪聲緩沖電路，其特征在于， 該輸入信號包括正相輸入信號和反相輸入信號； 該正反饋電阻網絡包括一個第一電阻網絡輸入端子、一個第一電阻網絡輸出端子、以及一個第一電阻網絡反饋端子，其中，該第一電阻網絡輸入端子接入該正相輸入信號，該第一電阻網絡輸出端子和該第二緩沖放大級的正相輸出端相連接，該第一電阻網絡反饋端子通過該第一調制開關和該第一運算放大器的輸入端中的正相輸入端相連接； 該負反饋電阻網絡包括一個第二電阻網絡輸入端子、一個第二電阻網絡輸出端子、以及一個第二電阻網絡反饋端子，其中，該第二電阻網絡輸入端子接入該反相輸入信號，該第二電阻網絡輸出端子和該第二緩沖放大級的反相輸出端相連接，該第二電阻網絡反饋端子通過該第一調制開關和該第一運算放大器的輸入端中的反相輸入端相連接。
4.根據權利要求1所述的噪聲緩沖電路，其特征在于，所述第二緩沖放大級的正相輸出端和反相輸出端之間依次連接有一個第一輸出電阻、一個輸出電容、以及一個第二輸出電阻，并且由該輸出電容的兩端輸出所述輸出信號。
5.根據權利要求1所述的噪聲緩沖電路，其特征在于，所述正反饋電阻網絡以及所述負反饋網絡內的各個電阻為溫度補償電阻。
6.根據權利要求1所述的噪聲緩沖電路，其特征在于，所述正反饋電阻網絡以及所述負反饋網絡內的各個電阻由正溫度系數(shù)電阻和負溫度系數(shù)電阻組成。
7.—種過采樣模數(shù)轉換器，包括第一運算放大級以及設置在該第一運算放大級輸出端的至少一個后續(xù)運算放大級，其特征在于，該第一運算放大級前置連接有如權利要求1至6中任一項所述的噪聲緩沖電路。
專利摘要本實用新型公開了一種噪聲緩沖電路以及含有該電路的過采樣模數(shù)轉換器。該噪聲緩沖電路包括一個緩沖輸入端和一個緩沖輸出端，該緩沖輸入端接入輸入信號，該緩沖輸出端將輸出信號輸送給該過采樣模數(shù)轉換器的第一運算放大級，并且，該噪聲緩沖電路進一步包括第一緩沖放大級；第二緩沖放大級；其中，該第一緩沖放大級設置有分別用于調制的第一調制開關以及用于調制和解調的第二調制開關。該噪聲緩沖電路可實現(xiàn)低噪聲放大和低溫漂增益放大，降低過采樣模數(shù)轉換器的整體噪聲。
文檔編號H03M1/08GK203014781SQ20122073941
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者袁文師, 王祥莉 申請人:上海貝嶺股份有限公司