新型高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本新型高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器是在典型的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)上，通過(guò)改變電路連接方式，及多引入一對(duì)斬波對(duì)。輸入信號(hào)Vin連接第一斬波電路，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電容采樣保持電路進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)輸入原斬波放大器的輸入中間點(diǎn)X3/X4。而產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)取自原斬波放大器的輸出中間點(diǎn)X5/X6。反饋電容Ch1，以及原輸入斬波放大器的輸入點(diǎn)X1/X2，原斬波放大器的輸出點(diǎn)X7/X8均處于第二斬波電路與第三斬波電路之間。原斬波放大器的輸出中間點(diǎn)X5/X6直接作為模擬輸出信號(hào)，最后模擬輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)量化器，再經(jīng)過(guò)第四斬波電路，產(chǎn)生最終的數(shù)字輸出信號(hào)。
【專利說(shuō)明】新型高通斬波De I ta-S i gma模數(shù)轉(zhuǎn)換器
[0001]一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實(shí)用新型是ー種新型高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，屬于模擬集成電路設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]二、【背景技術(shù)】
[0004]Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于高精度模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，尤其對(duì)如傳感器，生物信號(hào)獲取等低頻應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器需要處理諸如心電波，腦電波等低頻信號(hào)。所以需要Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有低直流失調(diào)、低閃爍噪聲的特性。
[0005]斬波穩(wěn)定技術(shù)是ー種常用的減少直流直流失調(diào)和閃爍噪聲的方法，傳統(tǒng)的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以消除放大器本身產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲，卻無(wú)法消除通路其他部分，比如開(kāi)關(guān)電容等產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲。
[0006]三、實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了全新高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器及實(shí)現(xiàn)方案,此種Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器相比傳統(tǒng)Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以大大降低電路直流失調(diào)和閃爍噪聲，使其應(yīng)用于高精度低頻應(yīng)用成為可倉(cāng)^:。 [0008]本實(shí)用新型的ー種高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以降低輸出直流失調(diào)與閃爍噪聲，使應(yīng)用于高精度低頻應(yīng)用成為可能。
[0009]本實(shí)用新型的高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0010]本Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器,斬波電路兩部分組成。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)中典型的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)如圖1所示。Vin信號(hào)先通過(guò)開(kāi)關(guān)電容采樣電路進(jìn)行采樣，再由放大器反饋電路產(chǎn)生模擬輸出，最后經(jīng)過(guò)量化器產(chǎn)生數(shù)字輸出。
[0012]斬波電路位于放大器兩端如圖2，輸入信號(hào)頻率fin為低頻，Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率fs為高頻。則斬波頻率fs/2也為高頻。經(jīng)過(guò)第一斬波電路后，有用信號(hào)被調(diào)制到(fs/2-fin)為高頻，而放大器產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲處于低頻，后者對(duì)前者沒(méi)有影響。再經(jīng)過(guò)第二斬波電路有用信號(hào)被調(diào)制還原到fin，放大器產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲被調(diào)制到為高頻。此文中，統(tǒng)稱圖2的電路為斬波放大器電路。此電路僅對(duì)于放大器本身產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲有抑制作用，卻無(wú)法消除通路其他部分，比如開(kāi)關(guān)電容等產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲。
[0013]本實(shí)用新型的原理是，如圖3所示，本高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器是在典型的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器(圖1)基礎(chǔ)上，通過(guò)改變電路連接方式，及多引入一對(duì)斬波對(duì)(斬波電路)，可以完全改變電路通路中的通帶特性，消除電路中所有開(kāi)關(guān)電容的直流失調(diào)和閃爍噪聲。此新型的高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入信號(hào)Vin連接第一斬波電路，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電容采樣保持電路(C1, O1, O2)進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)輸入原斬波放大器(圖1)的輸入中間點(diǎn)X3/X4，，而不是類似傳統(tǒng)的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，原輸入斬波放大器的輸入點(diǎn)X1/X2。而產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)取自原斬波放大器(圖1)的輸出中間點(diǎn)X5/X6，而不是類似傳統(tǒng)的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，取自原斬波放大器的輸出點(diǎn)X7/X8。反饋電容Chl,以及原輸入斬波放大器的輸入點(diǎn)X1/X2,原斬波放大器的輸出點(diǎn)X7/X8均處于第二斬波電路與第三斬波電路之間。原斬波放大器的輸出中間點(diǎn)X5/X6直接作為模擬輸出信號(hào)，最后模擬輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)量化器，再經(jīng)過(guò)第四斬波電路，產(chǎn)生最終的數(shù)字輸出信號(hào)。
[0014]本實(shí)用新型技術(shù)方案是，ー種高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括兩個(gè)斬波電路、開(kāi)關(guān)電容采樣保持電路、放大器、量化器和反饋電容Chl ;本模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換信號(hào)為差分信號(hào)，其中輸入信號(hào)為Vin+/Vin-，輸出信號(hào)為V0Ut+/V0Ut-;兩個(gè)斬波電路分別設(shè)為第ニ斬波電路和第三斬波電路；第二斬波電路的第二端與放大器的輸入端連接，連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為X3和X4 ;放大器的輸出端連接第三斬波電路的第一端，連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為X5和X6 ;所述對(duì)應(yīng)差分信號(hào)，電容Chl有兩個(gè)，它們分別連接在第二斬波電路的第一端和第三斬波電路的第二端之間；其中，信號(hào)的高電平對(duì)應(yīng)的電容Chl與第二斬波電路的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為XI，與第三斬波電路的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為X7，信號(hào)的底電平對(duì)應(yīng)的電容Chl與第二斬波電路的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為X2，與第三斬波電路的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為X8 ；
[0015]還包括兩個(gè)斬波電路，分別設(shè)為第一斬波電路和第四斬波電路；所述第一斬波電路的第一端是輸入信號(hào)Vin的輸入端；第一斬波電路的第二端連接開(kāi)關(guān)電容采樣保持電路的輸入端，開(kāi)關(guān)電容采樣保持電路的輸出端連接到節(jié)點(diǎn)X3和X4 ;量化器的輸入端連接節(jié)點(diǎn)X5和X6，量化器的輸出端連接第四斬波電路的第一端，第四斬波電路的第二端是輸出信號(hào)Vout的輸出端。
[0016]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0017](I)本實(shí)用新型新型在傳統(tǒng)的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)上。過(guò)改變電路連接方式，及引入多ー對(duì)斬波對(duì)，可以完全改變電路通路中的通帶特性，消除電路中所有開(kāi)關(guān)電容的直流失調(diào)和閃爍噪聲。使本模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高精度低頻應(yīng)用成為可能。
[0018](2)本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器,不不產(chǎn)生額外的功耗。
[0019]四、【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中典型的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路示意圖；
[0021]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中斬波放大器電路示意圖；
[0022]圖3是新型高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路示意圖。
[0023]五、【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0025]斬波技術(shù)是ー種普遍應(yīng)用于降低電路中直流失調(diào)和閃爍噪聲的技術(shù)，如圖2所示，斬波電路由四個(gè)交叉的開(kāi)關(guān)對(duì)組成，分別由兩對(duì)互補(bǔ)的時(shí)鐘信號(hào)控制。斬波電路的作用為:將信號(hào)與直流失調(diào)及閃爍噪聲分離到不同的頻域，使得前者與后者不會(huì)互相影響。如果輸入信號(hào)頻率fin為低頻，Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率fs為高頻，則斬波頻率fs/2也為高頻。
[0026]本實(shí)用新型的高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器如圖3所示，在圖1所示的典型斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)上，通過(guò)改變電路連接方式，及多引入ー對(duì)斬波對(duì)，可以完全改變電路通路中的通帶特性，消除電路中所有開(kāi)關(guān)電容的直流失調(diào)和閃爍噪聲。
[0027]本高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入信號(hào)Vin連接第一斬波電路，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電容采樣保持電路(C1, O1, O2)進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)輸入原斬波放大器(圖1)的輸入中間點(diǎn)X3/X4,,而不是類似傳統(tǒng)的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器,原輸入斬波放大器的輸入點(diǎn)X1/X2。而產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)取自原斬波放大器(圖1)的輸出中間點(diǎn)X5/X6，而不是類似傳統(tǒng)的斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，取自原斬波放大器的輸出點(diǎn)X7/X8。反饋電容Chl，以及原輸入斬波放大器的輸入點(diǎn)X1/X2,原斬波放大器的輸出點(diǎn)X7/X8均處于第二斬波電路與第三斬波電路之間。原斬波放大器的輸出中間點(diǎn)X5/X6直接作為模擬輸出信號(hào),最后模擬輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)量化器，再經(jīng)過(guò)第四斬波電路，產(chǎn)生最終的數(shù)字輸出信號(hào)。
[0028]圖3中，頻率為fin的輸入信號(hào)先經(jīng)過(guò)第一斬波電路后，有用信號(hào)被調(diào)制到(fノ2_fin)為高頻，接下來(lái)，信號(hào)經(jīng)過(guò)的開(kāi)關(guān)電容采樣保持電路(C1, O1, O2)產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲處于低頻，放大器產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲也處于低頻，電路中處于低頻的直流失調(diào)和閃爍噪聲對(duì)處于(fs/2_fin)的高頻信號(hào)幾乎沒(méi)有任何影響。只有在反饋電容Chl兩端，由X1/X2到X7/X8之間，信號(hào)由于從X3/X4到X1/X2經(jīng)過(guò)第二斬波電路，有用信號(hào)被調(diào)制回fin為低頻，而前端電路產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲被調(diào)制到了接近fs/2的高頻，但是就電容Chl本身而言是不產(chǎn)生噪聲的，所以在X1/X2到X7/X8之間，沒(méi)有噪聲引入頻率處于fin的有用信號(hào)。當(dāng)信號(hào)由X7/X8到X5/X6，經(jīng)過(guò)第三斬波電路，有用信號(hào)再次被調(diào)制至IJ (fン2-fin)為高頻，而被第二斬波電路調(diào)制到高頻的直流失調(diào)和閃爍噪聲，再次被調(diào)制回低頻，產(chǎn)生模擬輸出。模擬輸出再經(jīng)過(guò)量化器，產(chǎn)生數(shù)字輸出。最后經(jīng)過(guò)第四斬波電路，最終的數(shù)字輸出，有用信號(hào)頻率處于fin，電路中所有開(kāi)關(guān)與放大器產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲頻率處于接近fs/2的高頻，因此，本實(shí)用新型的高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器成功將有用信號(hào)和電路中所有開(kāi)關(guān)與放大器產(chǎn)生的直流失調(diào)和閃爍噪聲隔離開(kāi)，進(jìn)而使其應(yīng)用于高精度低頻應(yīng)用成為可能。
【權(quán)利要求】
1.ー種高通斬波Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括兩個(gè)斬波電路、開(kāi)關(guān)電容采樣保持電路、放大器、量化器和反饋電容Chl;本模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換信號(hào)為差分信號(hào)，其中輸入信號(hào)為Vin+/Vin-，輸出信號(hào)為Vout+/Vout-;兩個(gè)斬波電路分別設(shè)為第二斬波電路和第三斬波電路；第二斬波電路的第二端與放大器的輸入端連接，連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為X3和X4 ;放大器的輸出端連接第三斬波電路的第一端，連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為X5和X6 ;所述對(duì)應(yīng)差分信號(hào)，電容Chl有兩個(gè)，它們分別連接在第二斬波電路的第一端和第三斬波電路的第二端之間；其中，信號(hào)的高電平對(duì)應(yīng)的電容Chl與第二斬波電路的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為XI，與第三斬波電路的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為X7，信號(hào)的底電平對(duì)應(yīng)的電容Chl與第二斬波電路的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為X2，與第三斬波電路的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)為X8，其特征是還包括兩個(gè)斬波電路，分別設(shè)為第一斬波電路和第四斬波電路；所述第一斬波電路的第一端是輸入信號(hào)Vin的輸入端；第一斬波電路的第二端連接開(kāi)關(guān)電容采樣保持電路的輸入端，開(kāi)關(guān)電容采樣保持電路的輸出端連接到節(jié)點(diǎn)X3和X4 ;量化器的輸入端連接節(jié)點(diǎn)X5和X6，量化器的輸出端連接第四斬波電路的第一端，第四斬波電路的第二端是輸出信號(hào)Vout的輸出端。
【文檔編號(hào)】H03M3/00GK203457139SQ201320391329
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
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