噪声整形模数转换器制造技术

本发明专利技术提供一种噪声整形模数转换器，所述噪声整形模数转换器包括基于开环式源极跟随器的积分器；量化器，所述量化器的输入端与所述积分器的输出端耦合；数模转换反馈电路，所述量化器的输出端通过所述数模转换反馈电路与所述积分器的输入端耦合；其中，所述积分器的输入端接收模拟输入信号，所述量化器的输出端输出数字输出采样流。本发明专利技术的噪声整形模数转换器，在实现高精度转化的同时减小了功耗，提高能效。

【技术实现步骤摘要】
噪声整形模数转换器
本专利技术属于集成电路设计
，特别是涉及一种噪声整形模数转换器。
技术介绍
噪声整形模数转换器在信号处理当中起到了非常重要的作用。在音频、视频等领域需要大量的数据转换器。随着工艺的不断发展，集成电路的尺寸和偏压不断减小，模拟器件的精度和动态范围也不断降低，实现高分辨率的噪声整形模数转换器(analogue-to-digitalconverter，简称ADC)越来越难。而Delta-sigmaADC由于不需要采用采样保持电路，电路规模小，可以实现较高的分辨率，因此在高精度领域得到了广泛的应用。Delta-sigma调制技术自上世纪六十年代诞生以来，经过多年的研究，现在已经成为集成电路系统中实现高精度模数转换接口电路的主流技术。而Delta-sigmaADC则以Delta-sigma调制器为主体，结合应用过采样技术和噪声整形技术，能够把量化噪声推到高频处，从而显著地提高数据转换器的信噪比。然而传统的Delta-sigmaADC存在功耗过高的缺点，特别是积分器中的运算跨导放大器(operationaltransconductanceamplifier，简称OTA)功耗较高。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种噪声整形模数转换器，用于解决现有技术中Delta-sigmaADC功耗过高的技术问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种噪声整形模数转换器，所述噪声整形模数转换器包括：基于开环式源极跟随器的积分器；量化器，所述量化器的输入端与所述积分器的输出端耦合；数模转换反馈电路，所述量化器的输出端通过所述数模转换反馈电路与所述积分器的输入端耦合；其中，所述积分器的输入端接收模拟输入信号，所述量化器的输出端输出数字输出采样流。在一可选实施例中，所述量化器包括单比特量化器或多比特量化器。在一可选实施例中，所述量化器为10比特量化器。在一可选实施例中，所述积分器包括开关电容电路、一对源极跟随器以及共模反馈电路。在一可选实施例中，所述积分器中，第一开关的一端接正相模拟输入信号，所述第一开关的另一端与第六开关的一端以及第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与第二开关的一端以及第五开关的一端连接；所述第二开关的另一端与所述共模反馈电路的输出端以及第三开关的一端连接，所述第三开关的另一端与第二电容的一端以及第七开关的一端连接，第四开关的一端接反相模拟输入信号，所述第四开关的另一端与第八开关的一端以及所述第二电容的另一端连接，所述第五开关的一端与第三电容的一端以及正相源极跟随器的输入端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第六开关的另一端与所述正相源极跟随器的输出端以及所述共模反馈电路的输入端连接，所述第七开关的另一端与第四电容的一端以及反相源极跟随器的输入端连接，所述第四电容的另一端接地，所述第八开关的另一端与所述反相源极跟随器的输出端以及所述共模反馈电路的输入端连接；其中，所述正相源极跟随器的输出端作为所述积分器的正相输出端，所述反相源极跟随器的输出端作为所述积分器的输出端。在一可选实施例中，所述第一电容和所述第二电容的电容值相等；所述第三电容和所述第四电容的电容值相等。在一可选实施例中，所述积分器由两相非重叠时钟控制，其中，所述第一-第四开关由所述两相非重叠时钟中的一个时钟控制，所述第五-第八开关由所述两相非重叠时钟中的另一时钟控制。在一可选实施例中，所述源极跟随器包括相互耦合的主源极跟随器和子源极跟随器。在一可选实施例中，所述子源极跟随器包括第一开关管和第二开关管；所述主源极跟随器包括第三开关管、第四开关管及第五开关管；其中，所述第一开关管的栅极接第一栅极电压，所述第一开关管的漏极接供电电源，所述第一开关管的源极连接所述第二开关管的漏极和所述第三开关管的栅极；所述第二开关管的栅极接所述模拟输入信号，所述第二开关管的源极接地；所述第三开关管的漏极接供电电源，所述第三开关管的源极与所述第四开关管的漏极连接；所述第四开关管的栅极接所述模拟输入信号，所述第四开关管的源极连接至所述第五开关管的漏极，同时作为输出端；所述第五开关管的栅极接第二栅极电压，所述第五开关管的源极接地。在一可选实施例中，所述噪声整形模数转换器还包括累加器；所述量化器的输出端通过所述数模转换反馈电路与所述累加器的输入端耦合；所述累加器被配置成接收所述模拟输入信号和所述数模转换反馈电路的反馈信号并做相减后输入到所述积分器的输入端。在一可选实施例中，所述数模转换反馈电路采用数据权重平均算法。本专利技术的噪声整形模数转换器，用基于源极跟随器的积分器代替了传统的基于OTA的积分器，从而在实现高精度转化的同时减小了功耗，提高能效；本专利技术的噪声整形模数转换器，由于采用了多比特量化(例如10比特量化)，在采用了一阶的简单结构下保证了ADC的精度；当然，实施本专利技术的任一产品并不一定会同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1显示为本专利技术的噪声整形模数转换器的结构示意图。图2显示为本专利技术的噪声整形模数转换器的积分器的电路图。图3显示为本专利技术的噪声整形模数转换器的积分器的时序图。图4显示为本专利技术的源极跟随器的电路图。图5显示为本专利技术的积分器功能仿真图。图6显示为本专利技术的噪声整形模数转换器的FFT图。元件标号：1-累加器，2-积分器，3-量化器，4-数模转换反馈电路，21a-正相源极跟随器，21b-反相源极跟随器，22-共模反馈电路，211-主源极跟随器，212-子源极跟随器。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。需要说明的，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种噪声整形模数转换器，其特征在于，所述噪声整形模数转换器包括：/n基于开环式源极跟随器的积分器；/n量化器，所述量化器的输入端与所述积分器的输出端耦合；/n数模转换反馈电路，所述量化器的输出端通过所述数模转换反馈电路与所述积分器的输入端耦合；/n其中，所述积分器的输入端接收模拟输入信号，所述量化器的输出端输出数字输出采样流。/n

【技术特征摘要】
1.一种噪声整形模数转换器，其特征在于，所述噪声整形模数转换器包括：
基于开环式源极跟随器的积分器；
量化器，所述量化器的输入端与所述积分器的输出端耦合；
数模转换反馈电路，所述量化器的输出端通过所述数模转换反馈电路与所述积分器的输入端耦合；
其中，所述积分器的输入端接收模拟输入信号，所述量化器的输出端输出数字输出采样流。


2.根据权利要求1所述的噪声整形模数转换器，其特征在于，所述量化器包括单比特量化器或多比特量化器。


3.根据权利要求1所述的噪声整形模数转换器，其特征在于，所述量化器为10比特量化器。


4.根据权利要求1所述的噪声整形模数转换器，其特征在于，所述积分器包括开关电容电路、一对源极跟随器以及共模反馈电路。


5.根据权利要求4所述的噪声整形模数转换器，其特征在于，所述积分器中，第一开关的一端接正相模拟输入信号，所述第一开关的另一端与第六开关的一端以及第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与第二开关的一端以及第五开关的一端连接；所述第二开关的另一端与所述共模反馈电路的输出端以及第三开关的一端连接，所述第三开关的另一端与第二电容的一端以及第七开关的一端连接，第四开关的一端接反相模拟输入信号，所述第四开关的另一端与第八开关的一端以及所述第二电容的另一端连接，所述第五开关的一端与第三电容的一端以及正相源极跟随器的输入端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第六开关的另一端与所述正相源极跟随器的输出端以及所述共模反馈电路的输入端连接，所述第七开关的另一端与第四电容的一端以及反相源极跟随器的输入端连接，所述第四电容的另一端接地，所述第八开关的另一端与所述反相源极跟随器的输出端以及所述共模反馈电路的输入端连接；其中，所述正相...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱超超，邱雷，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31