一种离散与连续混合型的高精度单比特数模转换电路制造技术

本发明专利技术公开了一种离散与连续混合型的高精度单比特数模转换电路，包括第一级积分器和第二级积分器，所述第一级积分器的输出端与所述第二级积分器的输入端连接，所述第一级积分器为离散型SC积分器，所述第二级积分器为连续型RC积分器；所述第一级积分器的输入端连接数字信号输入电路，所述第二级积分器的输出端为模拟信号输出端。本发明专利技术结合了时间离散型SC积分器和时间连续型RC积分器的优点，解决了SC积分器的压摆问题和RC积分器时钟抖动引入噪声的问题，同时，SC或RC积分器不需要使用额外电路进行补偿。路进行补偿。路进行补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种离散与连续混合型的高精度单比特数模转换电路


[0001]本专利技术属于模数混合电路领域，具体涉及一种离散与连续混合型的高精度单比特数模转换电路。

技术介绍

[0002]隔离放大器通常由调制电路和解调电路两部分组成。调制电路将模拟信号转换为调制信号传送过隔离带到达副边，副边的解调电路将调制信号转换为模拟信号实现了具有隔离能力的放大器。该调制电路和解调电路最普遍的结构是单比特(sigma-delta)模数转换器(ADC)和单比特数模转换器(DAC)，该结构有很好的线性度和很低的噪声，抗干扰能力强。其中单比特数模转换器有离散型和连续型两种。
[0003]如图1a所示的离散型数模转换器，由开关电容(Switch Capacitor,SC)积分器实现。积分器输入根据数字信号x(t)选择接正参考电压Vrefp和负参考电压Vrefn实现数模转换。该结构对时钟抖动不敏感，可实现很高的信噪比。是DAC的主流实现方法。参照图1b，开关电容DAC面临压摆(slewing)问题及由采样带来的spur问题，通过合理的设计，可以降低它们对线性度的影响，但是它们对增益带来的影响还是存在。隔离放大器对增益精度要求很高，但该结构的增益精度不够好，尤其是温度变化会影响放大器的压摆率，从而影响增益，使得该结构的增益温漂大。
[0004]如图2所示，连续型数模转换器，由RC积分器实现。积分器输入根据数字信号x(t)选择接正参考电压Vrefp和负参考电压Vrefn实现数模转换。该结构对放大器带宽和压摆率要求都很低，没有压摆率建立问题和spur问题，线性度好，增益精度高。但该结构对时钟抖动和x(t)＝1或0的时间长度敏感，时钟抖动会引入带内噪声，单个x(t)＝1的时长如果与单个x(t)＝0的时间不同，会引入失调电压。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种新型的DAC电路其能够避免开关电容积分器的压摆问题和spur问题，并能够避免时钟抖造成RC积分器带入噪声。
[0006]为此本专利技术提供一种离散与连续混合型的高精度单比特数模转换电路，包括第一级积分器和第二级积分器，所述第一级积分器的输出端与所述第二级积分器的输入端连接；所述第一级积分器为离散型SC积分器，所述第二级积分器R为连续型RC积分器；所述第一级积分器的输入端连接数字信号输入电路D，所述第二级积分器的输出端为模拟信号输出端。
[0007]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述第一级积分器包括斩波放大器、采样电容组、积分电容组、采样开关组和积分开关组；所述积分电容组包括连接在斩波放大器负输入端和正输出端的第一积分电容和连接在斩波放大器正输入端和负输出端的第二积分电容；所述采样电容组包括第一采样电容和第二采样电容，采样开关组串联第一采样电容和第二采样电容形成与对参考电平的采样回路；所述积分开关组将所述第一采样电容跨接
在第一级积分器的负输入端和第二级积分器的正输出端，所述积分开关组将所述第二采样电容跨接在第一级积分器的正入端和第二级积分器RC2的负输出端。
[0008]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述采样开关组包括连接第一采样电容和第二采样电容的第一采样开关、用于连接第一采样电容和数字输入电路的第二采样开关、用于连接第二采样电容和数字输入电路的第三采样开关。
[0009]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述积分开关组包括连接第一采样电容和斩波放大器负输入端的第一积分开关、连接第一积分电容和第二级积分器正输出端的第二积分开关、连接第二采样电容和斩波放大器正输入端的第三积分开关；连接第二采样电容和第二级积分器负输出端的第四积分开关。
[0010]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述第一采样开关、第二采样开关、第三采样开关以及第一积分开关、第二积分开关、第三积分开关和第四积分开关的控制端连接非交叠时钟电路；第一至三采样开关在第一时钟周期闭合，第一至第四积分开关在第一时钟周期断开；第一至三采样开关在第二时钟周期断开，第一至第四积分开关在第二时钟周期闭合。
[0011]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述第一时钟周期和第二时钟周期为连续的两个时钟周期，所述第一时钟周期的下降沿与第二时钟周期的上升沿之间存在时延。
[0012]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述第一级积分器的负输入端和第二级积分器的正输出端之间连接第一滤波电容；所述第一级积分器的正输入端和第二级积分器的负输出端之间连接第二滤波电容。
[0013]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，斩波放大器包括输入斩波器和输出斩波器，所输入斩波器包括第一斩波开关、第二斩波开关、第三斩波开关和第四斩波开关，所述第一斩波开关和第四斩波开关连接斩波控制信号S，所述第二斩波开关和第三斩波开关连接斩波控制信号SN。
[0014]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述第二级积分器包括放大器和连接在放大器输入端和输出端的积分电容组，所述积分电容组包括连接在放大器负输入端和正输出端的第一积分电容以及连接在放大器正输入端和负输出端的第二积分电容；所述第一积分电容和第二积分电容分别并联第一反馈电阻和第二反馈电阻；所述放大器的负输入端和正输入端分别连接第一输入电阻和第二输入电阻。
[0015]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述数字信号输入电路包括：数字信号输入端、第一参考电平输入端、第二参考电平输入端以及第一输出端和第二输出端；所述第一参考电平输入端和第一输出端之间连接第一选择开关；所述第一参考电平输入端和第二输出端之间连接第二选择开关；所述第二参考电平输入端和第一输出端连接第三选择开关；所述第二参考电平输入端和第二输出端之间连接第四选择开关；数字信号控制所述第一选择开关和第四选择开关同时开启或关断；所述控制信号控制所述第二选择开关和第三选择开关同时开启或关断。
[0016]本专利技术的有益技术效果在于结合了SC电容积分器和RC积分器两种传统方案的优点。第一级采用开关积分器，对时钟抖动和时钟占空比不敏感，噪声低，线性度好。第一级的输出压摆建立过程通过第二级RC积分器滤波消除，第二级RC积分器输出的模拟信号没有压摆建立过程和spur,不会引入增益误差。而第一级输出中的压摆建立和Spur由于是在环路
内部，它们引入的增益误差会第一级的开环增益抑制掉，放大器开环增益有100dB左右，残余的增益误差可忽略不计，所以该结构的增益精度很高，且对温度不敏感。同时第一级放大器采用斩波放大器(Chopped Amp)，实现了低失调电压。
附图说明
[0017]图1a是离散型SC积分器结构示意图；
[0018]图1b是该积分器输出特性曲线；
[0019]图2是RC积分器结构示意图；
[0020]图3是数模转换电路框架结构示意图；
[0021]图4是数模转换电路内部结构示意图；
[0022]图5是采样开关组和积分开关组控制时钟信号示意图；
[0023]图6是斩波器一种实施方式示意图。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离散与连续混合型的高精度单比特数模转换电路，其特征在于，包括第一级积分器和第二级积分器，所述第一级积分器的输出端与所述第二级积分器的输入端连接；所述第一级积分器为离散型SC积分器，所述第二级积分器为连续型RC积分器；所述第一级积分器的输入端连接数字信号输入电路，所述第二级积分器的输出端为模拟信号输出端。2.根据权利要求1所述的一种离散与连续混合型的高精度单比特数模转换电路，其特征在于，所述第一级积分器包括斩波放大器、采样电容组、积分电容组、采样开关组和积分开关组；所述积分电容组包括连接在斩波放大器负输入端和正输出端的第一积分电容和连接在斩波放大器正输入端和负输出端的第二积分电容；所述采样电容组包括第一采样电容和第二采样电容，采样开关组串联第一采样电容和第二采样电容形成参考电平采样回路；所述积分开关组将所述第一采样电容跨接在第一级积分器的负输入端和第二级积分器的正输出端，所述积分开关组将所述第二采样电容跨接在第一级积分器的正入端和第二级积分器的负输出端。3.根据权利要求2所述的一种离散与连续混合型的高精度单比特数模转换电路，其特征在于，所述采样开关组包括连接第一采样电容和第二采样电容的第一采样开关、用于连接第一采样电容和数字输入电路的第二采样开关、用于连接第二采样电容和数字输入电路的第三采样开关。4.根据权利要求3所述的一种离散与连续混合型的高精度单比特数模转换电路，其特征在于，所述积分开关组包括连接第一采样电容和斩波放大器负输入端的第一积分开关、连接第一积分电容和第二级积分器正输出端的第二积分开关、连接第二采样电容和斩波放大器正输入端的第三积分开关；连接第二采样电容和第二级积分器负输出端的第四积分开关。5.根据权利要求4所述的一种离散与连续混合型的高精度单比特数模转换电路，其特征在于，所述第一采样开关、第二采样开关、第三采样开关以及第一积分开关、第二积分开关、第三积分开关和第四积分开关连接非交叠时钟电路；第一至三采样开关在第一时钟周期闭合，第一至第四积分开关在第一时钟周期断开；第一至三采样开关在第...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦文辉，盛云，
申请(专利权)人：苏州纳芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：