一种基于Sigma Delta Modulator的模数转换器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种较高精度的模数转换器结构，主要由第一延时积分器、第一时钟比较器、第一抽取器、第二抽取器、第二延时积分器、第二时钟比较器、第一加法器、第二加法器以及第三加法器组成，可以达到较高精度的模数转换，同时在不增加数字处理复杂度的情况下实现较快的转换速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SigmaDeltaModulator的模数转换器
本技术涉及混合集成电路领域，尤其涉及一种模数转换器。
技术介绍
SigmaDeltaModulator模数转换器广泛用于低速信号读出电路中。它以高过采样率将低速模拟信号转换成高速数字信号，经过数字电路滤波处理，可以达到很高的信噪比。SigmaDeltaModulator模数转换器是通过过采样技术和噪声整形技术抑制有效频率范围内的量化噪声，再通过数字滤波器就可以得到高精度的数字输出。通常过采样率越高，调制器的阶数越高，模数转换器的转换精度越高。然而在追求高精度的同时，转换时间往往较长，不利于低功耗应用(特别是高精度低数据率的应用，比如传感器测量)。如果采用更高阶的SigmaDeltaModulator模数转换器，可以在得到高精度输出的同时减少转换时间，但是这需要增加相对应的处理器件，如数字滤波器，即增加了器件负担，也增加了信号处理的复杂度。而另一种常用的Two-Step模数转换器中，其电路结构较为简单，然而对于Two-Step模数转换器来讲放大器的精度决定了该模数转换器的精度，而这种精度往往取决于匹配精度，所以Two-Step模数转换器要达到高精度的模数转换很难。
技术实现思路
基于此，本技术提供了一种较高精度的基于SigmaDeltaModulator的模数转换器结构，在不增加数字处理复杂度的情况下实现较快的转换速度，采用的技术方案如下：在本技术的一方面，提供了一种基于SigmaDeltaModulator的模数转换器，包括：第一延时积分器401、第一时钟比较器402、第一抽取器403、第二抽取器404、第二延时积分器405和第二时钟比较器406；还包括第一加法器407、第二加法器408、第三加法器409；其中，第一加法器407的同相输入端与输入信号X连接，输出端与第一延时积分器401的输入端连接；第一时钟比较器402的输入端与第一延时积分器401的输出端连接，第一时钟比较器402的输出端输出信号Y1，并连接至第一加法器的反相输入端；第一抽取器403的第一端与第一延时积分器401的输出端连接，第一抽取器403的第二端与第二加法器408的同相输入端连接，第二抽取器404的第一端与第一时钟比较器402的输出端连接，第二抽取器404的第二端与第二加法器408的反相输入端连接；第二加法器408的输出端与第三加法器409的同相输入端连接，第三加法器409的输出端与第二延时积分器405的输入端连接；第二时钟比较器406的输入端与第二延时积分器405的输出端连接，第二时钟比较器406的输出端输出信号Y2，并连接至第三加法器409的反相输入端；其中，第一延时积分器401和第二延时积分器405均包含一个复位信号端RST。进一步的，输入信号X减去第一个输出Y1后的信号经过第一延时积分器401再经过第一时钟比较器402得到输出Y1；同时延时积分器401被周期复位信号RST周期复位；第一延时积分器401的输出信号经过第一抽取器403后得到输出信号X1，第一时钟比较器402的输出端信号Y1经过第二抽取器404后得到输出信号YD1，输入信号X1减去YD1作为输出信号X1减去YD1作为第三加法器409的输出端信号XIN1；输出端信号XIN1减去第二个输出Y2后的信号经过第二延时积分器405再经过第二时钟比较器406得到第二输出Y2；最后输出的值y等于：y＝[y1(1)+y1(2)+…+y1(N)]*N+[y2(1)+y2(2)+…+y2(N)]y1(1)表示Y1的第一个值，y1(2)表示Y1的第二个值，以此类推；y2(1)表示Y2的第一个值，y2(2)表示Y2的第二个值，以此类推；N表示周期复位信号的周期数。进一步地，第一延时积分器401和第二延时积分器405的复位信号均为RST；第一抽取器403和第二抽取器404的抽取器信号均为DEC；且抽取器信号DEC高有效要先于复位信号RST高有效。进一步的，复位信号的周期数N＝2m，其中，m为大于等于0的整数。在本技术的另一方面，提供了一种基于SigmaDeltaModulator的模数转换器，包括：二选一数据选择器1005、第四加法器1007、第五加法器1008、第三延时积分器1001、第三时钟比较器1002、第三抽取器1003、第四抽取器1004；二选一数据选择器1005的输出端与第四加法器1007的同相输入端连接，第四加法器1007的输出端与第三延时积分器1001的输入端连接，第三时钟比较器1002的输入端与第三延时积分器1001的输出端连接，第三时钟比较器1002的输出端输出信号Y，并连接至第四加法器1007的反相输入端；第三抽取器1003的第一端与第三延时积分器1001的输出端连接，第三抽取器1003的第二端与第五加法器1008的同相输入端连接，第四抽取器1004的第一端与第三时钟比较器1002的输出端连接，第四抽取器1004的第二端与第五加法器1008的反相输入端连接；输入信号X连接二选一数据选择器1005的第一输入端，第五加法器1008的输出端连接二选一数据选择器1005的第二输入端；其中，第三延时积分器1001包含一个复位信号端RST，第三抽取器1003和第四抽取器1004的抽取器信号均为DEC。进一步地，通过二选一数据选择器1005的控制端SEL选择X作为1阶SigmaDeltaModulator的输入，同时第三延时积分器1001复位；然后运行N1周期得到输出Y的N1个输出，这N1个输出Y累加得到数字码DH；运行N1个周期后通过第三抽取器1003和第四抽取器1004得到当前的量化误差值XIN1，同时通过SEL选择XIN1作为1阶SigmaDeltaModulator的输入，同时第三延时积分器1001复位；再运行N2个周期得到输出Y的N2个输出，这N2个输出累加得到数字码DL；最后的转换结果为DH*N2+DL。本技术的基于SigmaDeltaModulator的模数转换器结构中，综合了sigmadeltamodulator模数转换器和twostep模数转换器这两种模数转换器的优点，可以达到较高精度的模数转换，同时在不增加数字处理复杂度的情况下实现较快的转换速度。而且模数转换器的精度对器件匹配精度不敏感，后续数字处理电路也可较为简单。并且通过控制时序的方式使得整个电路结构共用同一个1阶SigmaDeltaModulator，从而进一步简化模数转换器的结构。附图说明图1为本技术一实施例的基于SigmaDeltaModulator的模数转换器的结构示意图；图2为本技术一实施例的复位信号RST和抽取器信号DEC的控制波形图；图3位本技术另一实施例的基于SigmaDeltaModulator的模数转换器的结构示意图；图4为本技术另一实施例的时序控制波形图；图5本技术基于SigmaDeltaModulator的模数转换器结构中模拟部分的电路结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本技术，并不限定本技术的保护范围。如图1所示，在本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Sigma DeltaModulator的模数转换器，其特征在于，包括：第一延时积分器(401)、第一时钟比较器(402)、第一抽取器(403)、第二抽取器(404)、第二延时积分器(405)、第二时钟比较器(406)、第一加法器(407)、第二加法器(408)和第三加法器(409)；第一加法器(407)的同相输入端与输入信号X连接，输出端与第一延时积分器(401)的输入端连接；第一时钟比较器(402)的输入端与第一延时积分器(401)的输出端连接，第一时钟比较器(402)的输出端输出信号Y1，并连接至第一加法器的反相输入端；第一抽取器(403)的第一端与第一延时积分器(401)的输出端连接，第一抽取器(403)的第二端与第二加法器(408)的同相输入端连接，第二抽取器(404)的第一端与第一时钟比较器(402)的输出端连接，第二抽取器(404)的第二端与第二加法器(408)的反相输入端连接；第二加法器(408)的输出端与第三加法器(409)的同相输入端连接，第三加法器(409)的输出端与第二延时积分器(405)的输入端连接；第二时钟比较器(406)的输入端与第二延时积分器(405)的输出端连接，第二时钟比较器(406)的输出端输出信号Y2，并连接至第三加法器(409)的反相输入端；其中，第一延时积分器(401)和第二延时积分器(405)均包含一个周期复位信号端RST。...

【技术特征摘要】
1.一种基于SigmaDeltaModulator的模数转换器，其特征在于，包括：第一延时积分器(401)、第一时钟比较器(402)、第一抽取器(403)、第二抽取器(404)、第二延时积分器(405)、第二时钟比较器(406)、第一加法器(407)、第二加法器(408)和第三加法器(409)；第一加法器(407)的同相输入端与输入信号X连接，输出端与第一延时积分器(401)的输入端连接；第一时钟比较器(402)的输入端与第一延时积分器(401)的输出端连接，第一时钟比较器(402)的输出端输出信号Y1，并连接至第一加法器的反相输入端；第一抽取器(403)的第一端与第一延时积分器(401)的输出端连接，第一抽取器(403)的第二端与第二加法器(408)的同相输入端连接，第二抽取器(404)的第一端与第一时钟比较器(402)的输出端连接，第二抽取器(404)的第二端与第二加法器(408)的反相输入端连接；第二加法器(408)的输出端与第三加法器(409)的同相输入端连接，第三加法器(409)的输出端与第二延时积分器(405)的输入端连接；第二时钟比较器(406)的输入端与第二延时积分器(405)的输出端连接，第二时钟比较器(406)的输出端输出信号Y2，并连接至第三加法器(409)的反相输入端；其中，第一延时积分器(401)和第二延时积分器(40...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐贻莲，朱新建，毛善国，王北镇，张旭，
申请(专利权)人：湖南天羿领航科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43