低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路特別是數(shù)?；旌霞呻娐分?，過采樣噪聲整形電路系統(tǒng)是非常重要的系統(tǒng)電路之一。在過采樣噪聲整形電路中，噪聲的主要來源是量化噪聲、運算放大器噪聲、以及電容噪聲等。在高精度、低頻率的應(yīng)用中對整個系統(tǒng)噪聲的要求尤其高，例如在電能計量、音頻處理等電路中，均需要低頻噪聲足夠小并且線性度足夠好。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在一些用來抑制噪聲以提高信噪比的方法，由于過采樣噪聲整形模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的第一級運放器的噪聲起了主要作用，因此，現(xiàn)有技術(shù)中一般都在第一級運放噪聲失調(diào)進行處理，例如雙采樣關(guān)聯(lián)噪聲消除、電容存儲失調(diào)消除、調(diào)制解調(diào)技術(shù)等等；或者在過采樣的系統(tǒng)的前面加上低噪聲的緩沖器。
[0004]但是，上述方法仍然存在很多問題。尤其是其中的調(diào)制解調(diào)的方法，其實際的效果并不理想。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中采用調(diào)制解調(diào)方案的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖，其在過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一級運算放大器之前設(shè)置了調(diào)制器，在其后設(shè)置了解調(diào)器。該方案的技術(shù)效果如圖2所示，圖2中的(I)表示低頻輸入信號的頻譜，其中fs為輸入信號的中心頻率；(2)表示信號進入過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器后經(jīng)過調(diào)制器調(diào)制之后的頻譜，其中低頻輸入信號的中心頻率被調(diào)制到了高頻fc+fs，以fn為中心頻率的波形為引入的噪聲；(3)表示信號經(jīng)過解調(diào)器之后的頻譜，其中低頻輸入信號的中心頻率被還原為低頻fs，而此時噪聲的中心頻率被失調(diào)調(diào)制到了高頻fc+fn ; (4)表示經(jīng)過過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器后的信號頻譜，由于過采樣噪聲整形系統(tǒng)本身就包含有調(diào)制效果，因此有可能將原本已經(jīng)調(diào)制到高頻fc+fn的噪聲信號再次調(diào)制到低頻，如圖中所示的以fc+fn-fsd為中心頻率的噪聲信號，從而使得在整個噪聲整形過程中不能夠?qū)⒃肼暈V除，導(dǎo)致降噪效果較差。
[0005]另外，現(xiàn)有技術(shù)中的這種降噪方案，通常還需要在整個噪聲整形系統(tǒng)的前面加上低噪聲緩沖器，這通常需要較大的面積，從而增加整個系統(tǒng)的功耗。
[0006]因此，如何降低過采樣噪聲整形模數(shù)轉(zhuǎn)換器的低頻噪聲是本實用新型所要解決的冋題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]為此，本實用新型提供了一種低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括順次連接的調(diào)制器、過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器、和解調(diào)器，其中，所述調(diào)制器對低頻輸入信號進行調(diào)制，將所述低頻輸入信號調(diào)制到高頻；所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所述調(diào)制器的輸出信號進行過采樣噪聲整形；所述解調(diào)器對所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號進行解調(diào)，將所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號中的高頻信號解調(diào)到低頻。其中，所述低頻指頻率小于5KHz的頻段，所述高頻指頻率大于1KHz的頻段。
[0008]優(yōu)選地，所述調(diào)制器為調(diào)制開關(guān)，所述解調(diào)器為解調(diào)開關(guān)。
[0009]本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，能夠有效地抑制過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的低頻頻段的噪聲，并且系統(tǒng)面積小功耗低，可以應(yīng)用在很多對低頻噪聲性能要求較高的環(huán)境。
【附圖說明】
[0010]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用調(diào)制解調(diào)方案的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為圖1所示低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的頻譜變換示意圖；
[0012]圖3為本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5為圖4中的調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖6為圖4中的解調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖7為本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的頻譜變換示意圖；
[0017]圖8為本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器與圖1所示方案的低頻噪聲抑制效果的對比圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器作進一步的詳細(xì)描述，但不作為對本實用新型的限定。
[0019]如圖3所示，本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括順次連接的調(diào)制器、過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器、和解調(diào)器，其中，調(diào)制器對低頻輸入信號進行調(diào)制，將低頻輸入信號調(diào)制到高頻；過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器對調(diào)制器的輸出信號進行過采樣噪聲整形；解調(diào)器對過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號進行解調(diào)，將過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號中的高頻信號解調(diào)到低頻。
[0020]本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端增加一個調(diào)制器，把信號調(diào)制到高頻，在進行完過采樣噪聲整形之后，再進行解調(diào)，把信號還原到原來的頻率，并且把過采樣噪聲整形系統(tǒng)的噪聲調(diào)制到高頻，這樣就可以獲得比較好的低頻特性。
[0021]如圖4-6為本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個實施方式，其中，調(diào)制器為調(diào)制開關(guān)，解調(diào)器為解調(diào)開關(guān)，均通過時鐘信號來控制開關(guān)的交替導(dǎo)通看，從而實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)的功能。
[0022]下面結(jié)合圖7來說明本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的技術(shù)效果。圖7中的(I)表示低頻輸入信號的頻譜，其中心頻率為fs;(2)表示經(jīng)過調(diào)制器后的信號的頻譜，調(diào)制器將低頻輸入信號調(diào)制到高頻fc+fs，圖中以fn為中心頻率的波形為引入的噪聲；(3)表示經(jīng)過過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的過采樣噪聲整形、以及經(jīng)過解調(diào)器解調(diào)之后的信號波形，可見，在進行完過采樣噪聲整形之后，解調(diào)器對過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號進行解調(diào)，把其中的位于高頻頻段fc+fs的信號還原到原來的低頻頻率fs，并且把過采樣噪聲整形系統(tǒng)的噪聲從原來的頻率fn調(diào)制到高頻fc+fn。
[0023]因此，本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，能夠有效地抑制過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的低頻頻段的噪聲，獲得比較好的低頻特性。參照圖8的仿真對比圖，其中，曲線100為現(xiàn)有的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的噪聲抑制的性能曲線，曲線200為本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的噪聲抑制的性能曲線，由此能夠直觀地看出本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器相比于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，在低頻噪聲抑制方面，有很大的提升。
[0024]同時，不需要使用大面積的元器件(例如，低噪聲緩沖器等)，使得系統(tǒng)面積小功耗低，可以應(yīng)用在很多對低頻噪聲性能要求較高的環(huán)境。
[0025]本文中描述的低頻指頻率小于5KHz的頻段，高頻指頻率大于1KHz的頻段。
[0026]以上【具體實施方式】僅為本實用新型的示例性實施方式，不能用于限定本實用新型，本實用新型的保護范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本實用新型的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這些修改或等同替換也應(yīng)視為落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括順次連接的調(diào)制器、過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器、和解調(diào)器，其中， 所述調(diào)制器對低頻輸入信號進行調(diào)制，將所述低頻輸入信號調(diào)制到高頻； 所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所述調(diào)制器的輸出信號進行過采樣噪聲整形； 所述解調(diào)器對所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號進行解調(diào)，將所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號中的高頻信號解調(diào)到低頻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述調(diào)制器為調(diào)制開關(guān)，所述解調(diào)器為解調(diào)開關(guān)。
【專利摘要】本實用新型提供了一種低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括順次連接的調(diào)制器、過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器、和解調(diào)器，其中，所述調(diào)制器對低頻輸入信號進行調(diào)制，將所述低頻輸入信號調(diào)制到高頻；所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所述調(diào)制器的輸出信號進行過采樣噪聲整形；所述解調(diào)器對所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號進行解調(diào)，將所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號中的高頻信號解調(diào)到低頻。本實用新型的低噪聲過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，能夠有效地抑制過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的低頻頻段的噪聲，并且系統(tǒng)面積小功耗低，可以應(yīng)用在很多對低頻噪聲性能要求較高的環(huán)境。
【IPC分類】H03M1-54
【公開號】CN204316489
【申請?zhí)枴緾N201420873230
【發(fā)明人】袁文師, 王祥莉, 韓明
【申請人】上海貝嶺股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月30日