一種直流偏置的過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一個過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。更特別的是，本發(fā)明涉及的方法和裝置用于 提高直流電流的偏置和過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的偏置漂移特性。
【背景技術(shù)】
[0002] 將一個連續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換成一個離散數(shù)字表示需要抗混疊濾波，采樣和量化。一 個抗混疊濾波器確保模擬輸入信號頻帶限制在采樣之前。在離散時間間隔7=^，一個采 於 樣器采樣濾波輸入信號，F(xiàn)s是采樣頻率。采樣頻率至少是濾波模擬輸入信號帶寬的2倍。 一個量化器將樣本轉(zhuǎn)變成一組離散的值。傳統(tǒng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器執(zhí)行采樣和量化，而單獨的分 立元件或集成電路執(zhí)行抗混疊。
[0003] 相反，過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器在比率NFS采樣一個模擬輸入信號，該個比率是模擬輸 入信號帶寬的2倍的好多倍。一個過采樣轉(zhuǎn)換器包括一個抗混疊濾波器、一個采樣和量化 器和一個數(shù)字濾波器。在提高了的NFS時，該采樣和量化器工作。數(shù)字濾波器又叫抽取器， 提供低通濾波給抑制信號，該低通濾波大于采樣比率減小到預(yù)期的比率Fs，并且低于 Kur 采樣比率。由于較高的輸入采樣比率，過采樣轉(zhuǎn)換器比傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器有更少的抗混疊濾波 要求。此外，較低的過采樣轉(zhuǎn)換器量化噪聲功率，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器相比提高了信噪比。
[0004] 過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的一個關(guān)鍵要求是低直流偏置。如果一個過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的 輸入是零，轉(zhuǎn)換器理想的輸出是對應(yīng)于零的數(shù)字碼。由于元件不匹配，一個真正的數(shù)模轉(zhuǎn)換 器零輸入的輸出是一個數(shù)字碼，該個數(shù)字碼不是零。轉(zhuǎn)換器的輸入直流偏置是導(dǎo)致數(shù)模轉(zhuǎn) 換器產(chǎn)生零輸出的直流輸入信號。該轉(zhuǎn)換器的直流偏置可能隨時間和溫度的變化而變化。 該種現(xiàn)象通常被稱為"漂移"。過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的另一個要求是隨時間和溫度的低漂移。
[0005] 先前的技術(shù)已用于提高數(shù)模轉(zhuǎn)換器的直流偏置特性，運用斬波穩(wěn)定放大器減小了 轉(zhuǎn)換器的總體直流偏置。
[0006] 然而，非理想的斬波放大器開關(guān)使直流偏置和漂移與斬波頻率成正比，與A-2 調(diào)制器的高采樣頻率一致。雖然數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)可W用來消除殘余的直流偏置，該種校正漂 移技術(shù)是無效的。此外，當(dāng)轉(zhuǎn)換器的分辨率提高時，A-2調(diào)制器的采樣頻率可能會增加。 然而，該樣的增加要求斬波頻率也增加，從而增加剩余偏置和漂移。
[0007] 如果斬波頻率^^!1^等于^|^，^^^慮波器和抽取器20的輸出端提供的連續(xù)的 采樣X(n)是模擬信號(Fjy+Pgj)和的數(shù)字表示，Ks是緩沖放大器14和A-2調(diào) 制器16的輸入?yún)⒖计?。例如，X(n) n=0,-1,-2,-3,-4,可W表示成：
【主權(quán)項】
1. 一種直流偏置的過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征是：一個將輸入端口的模擬輸入轉(zhuǎn)換成 輸出端口的數(shù)字輸出，該電路包括：一個將輸入I禹合到輸入端的模擬斬波電路，并且在第一 預(yù)定率/_?提供一個輸出；一個將輸入耦合到模擬斬波電路的量化電路，并且在一個第二 預(yù)定率提供一個輸出；一個第一數(shù)字濾波器和一個將輸入稱合到量化電路的第一抽取 器，并且在一個速率/pmtf除以M處提供一個輸出；一個第二數(shù)字濾波器，該濾波器有一個輸 入奉禹合到第一數(shù)字濾波器和第一抽取器的輸出；一個第二抽取器，該抽取器有一個輸入奉禹 合到第二數(shù)字濾波器的輸出，并且在速率除以M的P次方提供數(shù)字輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流偏置的過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征是：該量化器是 一個Δ-Σ調(diào)節(jié)器；該量化器是一個單比特Δ-Σ調(diào)節(jié)器；該量化器是一個多比特Δ-Σ調(diào)節(jié)器； 該量化器是一個逐步逼近量化器；該量化器是一個動態(tài)量化器；該量化器是一個流水線量 化器；第一預(yù)定頻率/_?等于第二預(yù)定頻率/_?除以M的平方；Ρ=2 ;-個將一對差分輸入 端的差分模擬輸入轉(zhuǎn)換成輸出端的數(shù)字輸出，該電路包括：一個交叉耦合開關(guān)，該交叉耦合 開關(guān)有一個第一輸入耦合到差分輸入端的其中一個端口，一個第二輸入耦合到差分輸入端 的另一個端口，在第一預(yù)定率乂^處提供一個差分輸入；一個量化電路有一個差分輸入耦 合到模擬斬波電路的差分輸出，并且在第二預(yù)定率處提供一個輸出；一個第一數(shù)字濾 波器和一個將輸入耦合到量化電路輸出的第一抽取器，并且在一個比率/_?除以M處提供 一個輸出；一個第二數(shù)字濾波器有一個耦合到第一數(shù)字濾波器和第一抽取器的輸出；一個 第二抽取器有一個輸入耦合到第二數(shù)字濾波器的輸出，并且在比率除以M的p次方提 供數(shù)字輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種直流偏置的過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征是：該量化器 是一個Δ - Σ調(diào)節(jié)器；該量化器是一個單比特Δ - Σ調(diào)節(jié)器；該量化器是一個多比特Δ - Σ調(diào) 節(jié)器；該量化器是一個逐步逼近量化器；該量化器是一個動態(tài)量化器；該量化器是一個流 水線量化器；第一預(yù)定頻率乂_等于第二預(yù)定頻率除以M的平方；Ρ=2 ;-個將輸入端 口的差分模擬輸入轉(zhuǎn)換成輸出端口的數(shù)字輸出，該電路包括：一個數(shù)字模擬器有一個第一 輸入I禹合到輸出端，并且在第一預(yù)定比率提供一個輸出；一個將輸入稱合到模擬斬 波電路的量化電路，并且在一個第二預(yù)定率提供一個輸出；一個第一數(shù)字濾波器和一 個將輸入I禹合到量化電路的第一抽取器，并且在一個速率Λ?Μ?除以M提供一個輸出；一個 第二數(shù)字濾波器，該濾波器有一個輸入耦合到第一數(shù)字濾波器和第一抽取器的輸出；一個 第二抽取器，該抽取器有一個輸入耦合到第二數(shù)字濾波器的輸出，并且在速率除以M 的P次方提供數(shù)字輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種直流偏置的過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征是：該量化器是 一個Δ-Σ調(diào)節(jié)器；該量化器是一個單比特Δ-Σ調(diào)節(jié)器；該量化器是一個多比特Δ-Σ調(diào)節(jié)器； 該量化器是一個逐步逼近量化器；該量化器是一個動態(tài)量化器；該量化器是一個流水線量 化器；第一預(yù)定頻率等于第二預(yù)定頻率除以M的平方；Ρ=2 ;-個將一對差分輸入 端的差分模擬輸入轉(zhuǎn)換成輸出端的數(shù)字輸出，該電路包括：一個多路轉(zhuǎn)換器，該多路轉(zhuǎn)換器 有一個第一輸入耦合到差分輸入端的其中一個端口，一個第二輸入耦合到差分輸入端的另 一個端口，在第一預(yù)定率乂^處提供一個差分輸入；一個量化電路有一個差分輸入耦合到 模擬斬波電路的差分輸出，并且在第二預(yù)定率處提供一個輸出；一個第一數(shù)字濾波器 和一個將輸入f禹合到量化電路輸出的第一抽取器，并且在一個比率為_?除以M處提供一個 輸出；一個第二數(shù)字濾波器有一個耦合到第一數(shù)字濾波器和第一抽取器的輸出；一個第二 抽取器有一個輸入耦合到第二數(shù)字濾波器的輸出，并且在比率除以M的p次方提供數(shù) 子輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流偏置的過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征是：一個將輸入 端的模擬輸入轉(zhuǎn)換成輸出端的數(shù)字輸出的方法，該方法包括：在第一預(yù)定比率Λ*#，用一個 斬波信號來截斷模擬信號以提供一個斬波信號；在第二預(yù)定比率/#_，量化斬波信號來提 供一個量化信號；數(shù)字過濾量化信號來提供一個第一濾波信號；在比率除以Μ，用因子 M抽取第一濾波信號來提供一個第一抽取信號；數(shù)字過濾第一抽取信號來提供一個第二濾 波信號；在比率?除以M的ρ次方，用因子ρ來抽取第二濾波信號以提供數(shù)字輸出；量化 步驟包括通過使用Δ - Σ調(diào)節(jié)器，量化斬波信號；量化步驟包括通過使用單比特Δ - Σ調(diào)節(jié)器， 量化斬波信號；量化步驟包括通過使用多比特Δ-Σ調(diào)節(jié)器，量化斬波信號；量化步驟包括通 過逐步逼近量化器，量化斬波信號；量化步驟包括通過動態(tài)量化器，量化斬波信號；量化步 驟包括流水線量化器，量化斬波信號；第一預(yù)定頻率上_等于第二預(yù)定頻率/_^除以M的平 方；Ρ=2;還包括通過一個寬頻帶衰減數(shù)字輸出；通過一個寬頻帶衰減數(shù)字輸出，該頻帶有 一個中心頻率大約55赫茲，在中心頻率的14%左右衰減87分貝；通過一個中心頻率為55 赫茲的寬頻帶，衰減數(shù)字輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種直流偏置的過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征是：通過一個寬 頻帶衰減數(shù)字輸出的方法包括：調(diào)制一個模擬信號來產(chǎn)生一個調(diào)制信號；使用一個第一數(shù) 字濾波器過濾調(diào)制信號來產(chǎn)生一個第一濾波信號；過濾第一濾波信號來獲得數(shù)字信號，該 數(shù)字信號有一個寬頻帶衰減；在一個寬頻帶范圍內(nèi)，輸出信號顯示衰減特性，這個頻帶范圍 由過濾的調(diào)制信號和過濾的濾波信號決定，寬頻帶范圍有一個中心頻率大約為55赫茲；在 中心頻率的14%左右范圍內(nèi)，數(shù)字信號衰減大于87分貝；產(chǎn)生一個有寬頻帶衰減的數(shù)字信 號的方法包括：調(diào)制一個模擬信號來產(chǎn)生一個調(diào)制信號；用一個第一數(shù)字濾波器過濾調(diào)制 信號以產(chǎn)生一個第一濾波信號；過濾第一濾波信號來產(chǎn)生數(shù)字信號；在一個中心頻率為55 赫茲的寬頻帶范圍內(nèi)，用過濾的調(diào)制信號和過濾的第一濾波信號來衰減數(shù)字信號；在中心 頻率的14%左右范圍內(nèi)，數(shù)字信號衰減大于87分貝。
【專利摘要】一種直流偏置的過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器，提供了帶有提高了的直流偏置的過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的方法和裝置，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括一個過采樣量化器，例如單或多位比特。-調(diào)節(jié)器，逐步逼近量化器，動態(tài)量化器，量化或其它合適的過采樣量化的流水器。通過有限的組件，本發(fā)明提供了一個在數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出提供寬帶衰減的方法。
【IPC分類】H03M1-66
【公開號】CN104639170
【申請?zhí)枴緾N201310541700
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】蘇州貝克微電子有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月6日