一种级联过采样模数调制器制造技术

本发明专利技术公开了一种级联过采样模数调制器，其包括两个二阶一位调制反馈环路和噪声抵消电路，所述的二阶一位调制反馈环路均包括两个积分器、一位模数转换器和一位数模转换器，所述的噪声抵消电路包括多个D触发器及多个由D触发器构成的数字积分器；二阶一位调制反馈环路A的模拟输出端与二阶一位调制反馈环路B的输入端相连接，且二阶一位调制反馈环路A的数字输出端与噪声抵消电路的D触发器的输入端相连接，二阶一位调制反馈环路B的数字输出端与噪声抵消电路的数字积分器的输入端相连接；噪声抵消电路的输出为整个级联过采样模数调制器的输出。本发明专利技术可在保证系统稳定性的同时，简化电路结构并实现高精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及一种级联过采样模数调制器，属于微电子

技术介绍
积分三角模数转换器(A/D)为一种过采样(oversampling)的模数转换器，采用过采样、噪声整形以及数字滤波技术，降低了对元器件匹配精度的要求，能够实现传统奈奎斯特率模数转换器达不到的精度，是目前实现高精度模数调制器的主流技术，在传感器、数字音频、ADSL、无线通信等领域有着广泛的应用前景。积分三角模数调制器(SDM，Sigma-Delta Modulator)可分为一阶(order)或多阶、一位或多位等。其中，一位积分三角模数调制器虽具有良好的线性度(linearity)，但不能满足高精度要求。为了实现高精度，通常都需要增加积分三角模数调制器的阶数或位数。然而，若提高阶数会使状态不稳定，而增加位数的话，若不额外处理，则会导入非线性的反馈信号，使加总信号呈非线性，整体系统的线性度降低，在此种情形下，需要额外的算法或电路来维持或校正线性度，以致造成系统的额外负担。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种级联过采样模数调制器，实现在保证系统稳定性的同时，简化电路结构并实现高精度。为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种级联过采样模数调制器，包括两个二阶一位调制反馈环路和噪声抵消电路，所述的二阶一位调制反馈环路均包括两个积分器、一位模数转换器(A/D)和一位数模转换器(D/A)，所述的噪声抵消电路包括多个D触发器及多个由D触发器构成的数字积分器；其中：二阶一位调制反馈环路A的模拟输出端与二阶一位调制反馈环路B的输入端相连接，且二阶一位调制反馈环路A的数字输出端与噪声抵消电路的D触发器的输入端相连接，二阶一位调制反馈环路B的数字输出端与噪声抵消电路的数字积分器的输入端相连接；噪声抵消电路的输出为整个级联过采样模数调制器的输出。作为一种实施方案，在二阶一位调制反馈环路A的输出端与二阶一位调制反馈环路B的输入端之间设有加法器a。作为一种实施方案，在每一个二阶一位调制反馈环路的输入端均设有加法器b，在两个积分器之间均设有加法器c。作为一种实施方案，二阶一位调制反馈环路A包括积分器Ⅰ、积分器Ⅱ、一位模数转换器(A/D)Ⅰ和一位数模转换器(D/A)Ⅰ，所述积分器Ⅰ的输出端与积分器Ⅱ的输入端相连接，所述积分器Ⅱ的输出端分别与一位模数转换器(A/D)Ⅰ的输入端及二阶一位调制反馈环路B的输入端相连接，所述一位模数转换器(A/D)Ⅰ的输出端分别与一位数模转换器(D/A)Ⅰ的输入端及构成噪声抵消电路的D触发器的输入端相连接，所述一位数模转换器(D/A)Ⅰ的输出端分别与积分器Ⅰ、积分器Ⅱ及二阶一位调制反馈环路B的输入端相连接。作为一种实施方案，二阶一位调制反馈环路B包括积分器Ⅲ、积分器Ⅳ、一位模数转换器(A/D)Ⅱ和一位数模转换器(D/A)Ⅱ，所述积分器Ⅲ的输出端与积分器Ⅳ的输入端相连接，所述积分器Ⅳ的输出端与一位模数转换器(A/D)Ⅱ的输入端相连接，所述一位模数转换器(A/D)Ⅱ的输出端分别与一位数模转换器(D/A)Ⅱ的输入端及构成噪声抵消电路的数字积分器的输入端相连接，所述一位数模转换器(D/A)Ⅱ的输出端分别与积分器Ⅲ和积分器Ⅳ的输入端相连接。作为一种实施方案，所述的噪声抵消电路由4个D触发器及4个加法器构成，其中：D触发器Ⅰ的输入端与二阶一位调制反馈环路A中的一位模数转换器(A/D)Ⅰ的输出端相连接，D触发器Ⅰ的输出端与D触发器Ⅱ的输入端相连接，D触发器Ⅱ的输出端分别与加法器Ⅰ的输入端及加法器Ⅱ的输入端相连接，加法器Ⅱ的输出端分别与D触发器Ⅲ的输入端及加法器Ⅲ的输入端相连接，加法器Ⅲ的输出端分别与D触发器Ⅳ的输入端及加法器Ⅳ的输入端相连接，加法器Ⅳ的输出端与加法器Ⅰ的输入端相连接，加法器Ⅰ的输出为整个级联过采样模数调制器的输出；并且，D触发器Ⅲ与加法器Ⅲ、D触发器Ⅳ与加法器Ⅳ分别构成一个闭环的数字积分器。作为一种实施方案，上述的一位模数转换器(A/D)均为一个比较器。作为一种实施方案，上述的一位数模转换器(D/A)均为一对开关。作为一种实施方案，上述的积分器均为开关电容积分器，包括运算放大器、开关、采样电容Cs和积分电容CI。作为一种实施方案，所述的开关电容积分器由开关S1、开关S2、采样电容Cs、开关S3、开关S4、运算放大器及积分电容CI组成，所述开关S1的输出端分别与开关S2和采样电容Cs的输入端相连接，采样电容Cs的输出端分别与开关S3和开关S4的输入端相连接，开关S4的输出端分别与运算放大器的输入端和积分电容CI的输入端相连接，运算放大器的输出端与积分电容CI的输出端相连接；当开关S1和开关S3闭合，开关S2和开关S4断开，电路处于采样相；当开关S2和开关S4闭合，开关S1和开关S3断开，电路处于积分相。作为一种实施方案，所述的D触发器均为延时电路。本专利技术通过采用两个二阶一位调制反馈环路与噪声抵消电路级联成的模数调制器，在实现噪声整形功能的同时，实现了过采样功能；并且通过将过采样与噪声整形技术有机结合，实现了高精度。因此，与现有技术相比，本专利技术在具有多阶积分三角模数调制器的高精度的同时，保证了系统的良好线性度；且电路结构简单，保证了系统的稳定性，可满足高精度过采样要求，广泛用于消费电子与无线通讯等领域，具有显著的工业化应用价值。附图说明图1是本专利技术提供的一种级联过采样模数调制器的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种开关电容积分器的电路结构示意图；图3为本专利技术提供的开关电容积分器的采样相电路原理示意图；图4为本专利技术提供的开关电容积分器的积分相电路原理示意图。图中：1、二阶一位调制反馈环路A；11、积分器Ⅰ；12、积分器Ⅱ；13、一位模数转换器(A/D)Ⅰ；14、一位数模转换器(D/A)Ⅰ；15、加法器bⅠ；16、加法器cⅠ；2、二阶一位调制反馈环路B；21、积分器Ⅲ；22、积分器Ⅳ；23、一位模数转换器(A/D)Ⅱ；24、一位数模转换器(D/A)Ⅱ；25、加法器bⅡ；26、加法器cⅡ；3、噪声抵消电路；31、D触发器Ⅰ；32、D触发器Ⅱ；33、加法器Ⅰ；34、加法器Ⅱ；35、D触发器Ⅲ；36、加法器Ⅲ；37、D触发器Ⅳ；38、加法器Ⅳ；4、加法器a；5、运算放大器。具体实施方式下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本专利技术。如图1所示：本专利技术提供的一种级联过采样模数调制器，包括二阶一位调制反馈环路A1、二阶一位调制反馈环路B 2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种级联过采样模数调制器，其特征在于：包括两个二阶一位调制反馈环路和噪声抵消电路，所述的二阶一位调制反馈环路均包括两个积分器、一位模数转换器和一位数模转换器，所述的噪声抵消电路包括多个D触发器及多个由D触发器构成的数字积分器；其中：二阶一位调制反馈环路A的模拟输出端与二阶一位调制反馈环路B的输入端相连接，且二阶一位调制反馈环路A的数字输出端与噪声抵消电路的D触发器的输入端相连接，二阶一位调制反馈环路B的数字输出端与噪声抵消电路的数字积分器的输入端相连接；噪声抵消电路的输出为整个级联过采样模数调制器的输出。

【技术特征摘要】
1.一种级联过采样模数调制器，其特征在于：包括两个二阶一位调制反馈环路和噪声
抵消电路，所述的二阶一位调制反馈环路均包括两个积分器、一位模数转换器和一位数模
转换器，所述的噪声抵消电路包括多个D触发器及多个由D触发器构成的数字积分器；其
中：二阶一位调制反馈环路A的模拟输出端与二阶一位调制反馈环路B的输入端相连接，
且二阶一位调制反馈环路A的数字输出端与噪声抵消电路的D触发器的输入端相连接，二
阶一位调制反馈环路B的数字输出端与噪声抵消电路的数字积分器的输入端相连接；噪声
抵消电路的输出为整个级联过采样模数调制器的输出。
2.如权利要求1所述的级联过采样模数调制器，其特征在于：在二阶一位调制反馈环
路A的输出端与二阶一位调制反馈环路B的输入端之间设有加法器a。
3.如权利要求1所述的级联过采样模数调制器，其特征在于：在每一个二阶一位调制
反馈环路的输入端均设有加法器b，在两个积分器之间均设有加法器c。
4.如权利要求1所述的级联过采样模数调制器，其特征在于：所述的二阶一位调制反
馈环路A包括积分器Ⅰ、积分器Ⅱ、一位模数转换器Ⅰ和一位数模转换器Ⅰ，所述积分器
Ⅰ的输出端与积分器Ⅱ的输入端相连接，所述积分器Ⅱ的输出端分别与一位模数转换器Ⅰ
的输入端及二阶一位调制反馈环路B的输入端相连接，所述一位模数转换器Ⅰ的输出端分
别与一位数模转换器Ⅰ的输入端及构成噪声抵消电路的D触发器的输入端相连接，所述一
位数模转换器Ⅰ的输出端分别与积分器Ⅰ、积分器Ⅱ及二阶一位调制反馈环路B的输入端
相连接。
5.如权利要求1所述的级联过采样模数调制器，其特征在于：所述的二阶一位调制反
馈环路B包括积分器Ⅲ、积分器Ⅳ、一位模数转换器Ⅱ和一位数模转换器Ⅱ，所述积分器
Ⅲ的输出端与积分器Ⅳ的输入端相连接，所述积分器Ⅳ的输出端与一位模数转换器Ⅱ的输
入端相连接，所述一位模数转换器Ⅱ的输出端分别与一位数模转换器Ⅱ的输入端及构成噪
声抵消电路的数字积分器的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹睿，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31