用于sigma-delta调制器的积分电路制造技术

用于sigma‑delta调制器(1)的积分电路(10)包括具有第一输入节点(E130a)和第二输入节点(E130b)的差分运算放大器(130)。差分运算放大器(130)的第一输入节点(E130a)连接到第一电流通路(101)，并且差分运算放大器(130)的第二输入节点(E130b)连接到第二电流通路(102)。第一可控开关(111)设置在差分运算放大器(130)的第二输入节点(E130b)与第一电流通路(101)之间。第二可控开关(112)设置在差分运算放大器(130)的第一输入节点(E130a)与第二电流通路(102)之间。第三可控开关(113)设置在参考电位(RP)和第一电流通路(101)之间。第四可控开关(114)设置在参考电位(RP)和第二电流通路(102)之间。

Integral circuit for sigma delta modulator

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于sigma-delta调制器的积分电路
本公开涉及开关电容电路的布置，该开关电容电路特别是用作sigma-delta调制器(SDM)中的积分电路。
技术介绍
如今，sigma-delta调制器已广泛用于多种电子应用中。sigma-delta调制器在输入端处接收模拟输入信号，并输出与该模拟输入信号相对应的数字值。sigma-delta调制器在正向通路中包括积分器和多位量化器，在反馈回路中包括多位数模转换器。如果sigma-delta调制器使用开关电容电路的布置，则调制器通常在调制器的正向通路中使用采样开关电容(SC)积分器。期望提供一种用于sigma-delta调制器的积分电路，该积分电路被配置为开关电容电路的布置，其中该积分电路具有低噪声、小面积消耗并且对于电容失配具有鲁棒性。
技术实现思路
权利要求1记载了一种用于sigma-delta调制器的积分电路，其具有低噪声性能、对电容失配具有鲁棒性，其中该积分电路能够在小区域上实现。积分电路包括包括第一电流通路和第二电流通路，其中第一电流通路具有第一信号输入端以施加第一输入信号，并且第二电流通路具有第二信号输入端以施加第二输入信号。积分电路还包括具有第一输入节点和第二输入节点的差分运算放大器。差分运算放大器的第一输入节点连接到第一电流通路，并且差分运算放大器的第二输入节点连接到第二电流通路。积分电路包括布置在差分运算放大器的第二输入节点与第一电流通路之间的第一可控开关。积分电路还包括布置在差分运算放大器的第一输入节点与第二电流通路之间的第二可控开关。积分电路包括布置在参考电位和第一电流通路之间的第三可控开关，以及布置在参考电位和第二电流通路之间的第四可控开关。附图说明图1示出了使用开关电容电路布置的sigma-delta调制器；图2示出了全浮式双采样SC积分器的实施例；图3示出了常规双采样SC积分器的实施例；图4示出了用于sigma-delta调制器的、包括噪声复位开关的积分电路的实施例；图5示出了用于控制在sigma-delta调制器中使用的积分电路的可控开关的开关信号的信号序列；图6示出了双阶段常规SC积分器的实施例；图7示出了具有双阶段常规SC积分器的sigma-delta调制器的第一级；并且图8示出了包括具有噪声复位开关的积分电路的sigma-delta调制器的第一级。具体实施方式图1示出了使用开关电容(SC)电路布置的sigma-delta调制器的实施例。sigma-delta调制器1包括用于施加模拟输入信号的输入端E1和用于输出依赖于模拟输入信号的数据字的输出端A1。sigma-delta调制器1包括正向通路11和反馈通路12。正向通路11包括：积分电路10、20或30，求和块40和多位量化器50。反馈通路12包括数模转换器60。求和块40具有连接到调制器的输入端E1的第一输入节点E40a和连接到反馈通路12以接收数模转换器60的输出信号的输入节点E40b。积分电路可以被配置为全浮式双采样开关电容(SC)电路。全浮式双采样开关电容电路是众所周知的配置，因为它简单并且对于电容失配具有鲁棒性。图2示出了可以用作sigma-delta调制器1中的积分电路的全浮式双采样SC积分器20的示意图。图2所示的全浮式双采样SC积分器20包括施加输入信号SigP的信号输入端E20a和施加输入信号SigN的信号输入端E20b。积分电路20包括差分运算放大器230，该差分运算放大器230具有连接到SC积分器20的输出端A20a和输出端A20b的输出节点A230a和A230b。差分运算放大器230的输入节点E230a经由可控开关211连接到积分电路20的电流通路202。差分运算放大器230的输入节点E230b经由可控开关212连接到电流通路201。电流通路201包括积分电容器240、可控开关213、采样电容器260和可控开关215。电流通路202包括积分电容器250、可控开关214、采样电容器270和可控开关216。施加输入信号SigP的信号输入端E20a可以经由可控开关218连接到电流通路202。施加输入信号SigN的信号输入端E20b可以经由可控开关217连接到电流通路201。可控开关211、…、218可以由产生开关信号p1、p1d、p2和p2d的开关控制器210控制。开关信号p1和p2是非重叠时钟，而开关信号p1d和p2d是开关信号p1和p2的延迟时钟。对于随后的运行阶段OP1和OP2，开关信号p1、p1d、p2和p2d的信号序列在图5中示出。图2示出了具有相关联的开关信号的可控开关211、…、218。可控开关211和212由开关信号p2控制。可控开关213和214由开关信号p1控制。可控开关215和216由开关信号p2d控制。可控开关217和218由开关信号p1d控制。积分电路20的配置的主要缺点在于，由于在没有任何DC通路的情况下，差分运算放大器230的输入节点E230a、E230b没有被适当地偏置，因此不能够单独使用所述积分电路。因此，图1的积分电路20的配置通常与经典的SC积分器结合使用。积分电路20的配置的另一个问题是其噪声性能。在运行阶段OP1(或OP2)结束时，来自开关和OTA的噪声电荷(所谓的kT/C噪声)出现在输出处，并在噪声存储在采样电容器260和270的同时被积分到积分电容器240、250中。之后，在下一运行阶段OP2(或OP1)将存储的噪声电荷转移到积分电容器240和250中。这意味着来自可控开关和差分运算放大器的所有设备噪声都被积分了两次。这种噪声相关性导致电压域中的噪声增益大两倍，并且功率域中的增益大四倍。图3示出了能够用作sigma-delta调制器1中的积分电路30的常规双采样SC积分器30的实施例。积分电路30具有施加输入信号SigP的信号输入端E30a和施加输入信号SigN的信号输入端E30b。积分电路30还包括差分运算放大器330，该差分运算放大器330的输入侧具有输入节点E330a和输入节点E330b。差分运算放大器330的输入节点E330a连接到电流通路301，并且输入节点E330b连接到电流通路302。积分电路30包括输出端A30a和输出端A30b，以产生输出端之间的输出信号。输出端A30a连接到差分运算放大器330的输出节点A330a。输出端A30b连接到差分运算放大器330的输出节点A330b。输入节点E330a和输出节点A330a经由布置在电流通路301中的积分电容器340耦合。差分运算放大器330的输出节点A330b和输入节点E330a经由布置在电流通路302中的积分电容器350连接。电流通路301包括可控开关311和314以及采样电容器360。可控开关318布置在参考电位RP和电流通路301之间。电流通路302包括可控开关312和315以及采样电容器370。可控开关319连接在参考电位RP和电流通路302之间。施加输入信号Sig本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于sigma-delta调制器的积分电路，包括：/n-第一电流通路(101)，其具有第一信号输入端(E10a)以施加第一输入信号(SigP)，/n-第二电流通路(102)，其具有第二信号输入端(E10b)以施加第二输入信号(SigN)，/n-差分运算放大器(130)，其具有第一输入节点(E130a)和第二输入节点(E130b)，/n-其中，所述差分运算放大器(130)的第一输入节点(E130a)连接到第一电流通路(101)，并且所述差分运算放大器(130)的第二输入节点(E130b)连接到第二电流通路(102)，/n-第一可控开关(111)，其设置在差分运算放大器(130)的第二输入节点(E130b)与第一电流通路(101)之间，/n-第二可控开关(112)，其设置在差分运算放大器(130)的第一输入节点(E130a)与第二电流通路(102)之间，/n-第三可控开关(113)，其设置在参考电位(RP)和第一电流通路(101)之间，/n-第四可控开关(114)，其设置在参考电位(RP)和第二电流通路(102)之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170524 EP 17172740.71.一种用于sigma-delta调制器的积分电路，包括：
-第一电流通路(101)，其具有第一信号输入端(E10a)以施加第一输入信号(SigP)，
-第二电流通路(102)，其具有第二信号输入端(E10b)以施加第二输入信号(SigN)，
-差分运算放大器(130)，其具有第一输入节点(E130a)和第二输入节点(E130b)，
-其中，所述差分运算放大器(130)的第一输入节点(E130a)连接到第一电流通路(101)，并且所述差分运算放大器(130)的第二输入节点(E130b)连接到第二电流通路(102)，
-第一可控开关(111)，其设置在差分运算放大器(130)的第二输入节点(E130b)与第一电流通路(101)之间，
-第二可控开关(112)，其设置在差分运算放大器(130)的第一输入节点(E130a)与第二电流通路(102)之间，
-第三可控开关(113)，其设置在参考电位(RP)和第一电流通路(101)之间，
-第四可控开关(114)，其设置在参考电位(RP)和第二电流通路(102)之间。


2.根据权利要求1所述的积分电路，包括：
-第一输出端(A10a)和第二输出端(A10b)，以在所述第一输出端和第二输出端之间产生输出信号，
-第一积分电容器(140)和第二积分电容器(150)，
-其中，所述差分运算放大器(130)具有连接到第一输出端(A10a)的第一输出节点(A130a)和连接到第二输出端(A10b)的第二输出节点(A130b)，
-其中，所述第一积分电容器(140)设置在差分运算放大器(130)的第一输入节点(E130a)和第一输出节点(A130a)之间，
-其中，所述第二积分电容器(150)设置在差分运算放大器(130)的第二输入节点(E130b)和第二输出节点(A130b)之间。


3.根据权利要求2所述的积分电路，包括：
-第一采样电容器(160)和第二采样电容器(170)，
-其中，所述第一采样电容器(160)在第一信号输入端(E10a)和第一积分电容器(140)之间设置在第一电流通路(101)中，
-其中，所述第二采样电容器(170)在第二信号输入端(E10b)和第二积分电容器(170)之间设置在第二电流通路(102)中。


4.根据权利要求3所述的积分电路，包括：
-第五可控开关(115)和第六可控开关(116)，
-其中，所述第五可控开关(115)在第一积分电容器(140)和第一采样电容器(160)之间设置在第一电流通路(101)中，
-其中，所述第六可控开关(116)在第二积分电容器(150)和第二采样电容器(170)之间设置在第二电流通路(102)中。


5.根据权利要求3或4所述的积分电路，
-第七和第八可控开关(117、118)，
-其中，所述第七可控开关(117)设置在第一信号输入端(E10a)和第一采样电容器(160)之间，
-其中，所述第八可控开关(118)设置在第二信号输入端(E10b)和第二采样电容器(170)之间。


6.根据权利要求5所述的积分电路，包括：
-第九和第十可控开关(119、120)，
-其中，所述第九可控开关(119)设置在第二信号输入端(E10b)和第一电流通路(101)的位点(P101)之间，第一电流通路(101)的所述位点(P101)位于第七可控开关(117)和第一采样电容器(160)之间，
-其中，所述第十可控开关(120)设置在第一信号输入端(E10a)和第二电流通路(102)的位点(P102)之间，第二电流通路(102)的所述位点(P102)位于第八可控开关(118)和第二采样电容器(170)之间。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的积分电路，包括：
开关控制器(110)，其被配置为通过在积分电路的第一运行阶段(OP1)和随后的第二运行阶段(OP2)期间产生开关信号(p1、p1d、p2、p2d)，来控制可控开关(111、…、120)的导通开关状态和非导通开关状态中的一个。


8.根据权利要求7所述的积分电路，
-其中，所述开关控制器(110)被配置为在第一运行阶段(OP1)期间产生具有第一电平的第一开关信号(p1)，并且在第一运行阶段(OP1)期间产生具有第一电平的第一延迟开关信号(p1d)...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀井大辅，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT