一种量化器及模数转换器制造技术

本发明专利技术公开一种量化器及模数转换器，该量化器包括至少两个比较器电路；每个比较器电路，用于接收同一差分模拟输入信号；每个比较器电路，还用于对差分模拟输入信号和与对应的比较器电路相关联的差分参考电压比较并输出对应的数字信号，以反映差分模拟输入信号的电压；本发明专利技术能够对连续型Sigma

【技术实现步骤摘要】
一种量化器及模数转换器


[0001]本专利技术属于模数转换器（ADC）的量化器的
，尤其涉及一种用于模数转换器的量化器及模数转换器。

技术介绍

[0002]Sigma
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Delta模数转换器，又称为三角积分（delta sigma）模拟数字转换器，主要采用过采样技术和噪声整形技术，在音频信号的高精准度的处理中。sigma
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delta模数转换器的基本结构包括环形滤波器、量化器以及反馈DAC，它们一起构成一个反馈环路。一般地，Sigma
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Delta模数转换器以大大高于模拟输入信号带宽的速率运行，以便提供过采样；模拟输入与反馈信号（误差信号）进行差动（delta）比较，该比较产生的差值信号被送到环形滤波器中，则sigma
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delta模数转换器通过反馈运行来令这个差值趋于零。
[0003]音频信号处理过程中对元件的转换传输精度要求极高，用于音频的模数转换器精度要求比较高。Sigma
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Delta模数转换器具有高精度，高分辨率，对元件匹配要求低的特点，所以现阶段音频方案基本都选用Sigma
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Delta模数转换器。Sigma
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Delta模数转换器采用的量化器可以采用多位量化器，通过量化器的结果经过编码后，直接多位同时输出，使用多位量化器可以增加信噪比，使Sigma
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Delta模数转换器容易稳定，产生较少的谐波分量，但是多位量化器增加Sigma
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>Delta模数转换器的复杂性，并且要求用于反馈的多位DAC有足够的精度来保证量化器最后量化的精准度和线性度。
[0004]因此，现有技术用于音频的sigma delta模数转换器对于量化器的要求较高。如何在Sigma
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Delta模数转换器内设计一种具有高线性度、且实现转化出多位量化功能、还能易于实现的量化器成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术公开一种量化器及模数转换器，采用比较器来改进量化器对差分模拟输入信号的多位量化编码方式，来降低模数转换器设计的复杂度和保持量化输出信号的线性度。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的纲要。
[0006]一种量化器，该量化器包括至少两个比较器电路；每个比较器电路，用于接收同一差分模拟输入信号；每个比较器电路，还用于对差分模拟输入信号和与对应的比较器电路相关联的差分参考电压比较并输出对应的数字信号，以反映差分模拟输入信号的电压；其中，每个比较器电路输出的对应的数字信号组成的编码信号表示的数值越大，则表示差分模拟输入信号的电压越大；每个比较器电路输出的对应的数字信号组成的编码信号表示的数值越小，则表示差分模拟输入信号的电压越小。
[0007]进一步地，每个比较器电路都包括相连接的比较器和电容，所述差分模拟输入信号包括正向差分模拟输入信号和负向差分模拟输入信号；其中，一个比较器电路的内部的
比较器输出的高电平对应的数字信号在所属的编码信号中的比特位的位置，用于表示该比较器电路所接收到的对应的差分模拟输入信号的电压大小情况；其中，正向差分模拟输入信号的电压与负向差分模拟输入信号的电压的和值等于电源电压；其中，高电平对应的数字信号是表示为逻辑1。
[0008]进一步地，当比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到与对应的比较器电路相关联的正向差分参考电压时，若正向差分模拟输入信号的电压大于与对应的比较器电路相关联的正向差分参考电压，则对应的比较器电路的内部的比较器输出高电平，以实现使用对应的比较器的输出信号反映正向差分模拟输入信号的电压的大小情况；当比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到与对应的比较器电路相关联的正向差分参考电压时，若负向差分模拟输入信号的电压大于与对应的比较器电路相关联的正向差分参考电压，则对应的比较器电路的内部的比较器输出高电平，以实现使用对应的比较器的输出信号反映负向差分模拟输入信号的电压的大小情况；当比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到与对应的比较器电路相关联的负向差分参考电压时，若正向差分模拟输入信号的电压大于与对应的比较器电路相关联的负向差分参考电压，则对应的比较器电路的内部的比较器输出高电平，以实现使用对应的比较器的输出信号反映正向差分模拟输入信号的电压的大小情况；当比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到与对应的比较器电路相关联的负向差分参考电压时，若负向差分模拟输入信号的电压大于与对应的比较器电路相关联的负向差分参考电压，则对应的比较器电路的内部的比较器输出高电平，以实现使用对应的比较器的输出信号反映负向差分模拟输入信号的电压的大小情况。
[0009]进一步地，所述量化器存在两个比较器电路；所述两个比较器电路分别是第一比较器电路和第二比较器电路；若正向差分模拟输入信号的电压大于正向差分参考电压，且正向差分模拟输入信号的电压大于负向差分参考电压，则第一比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号组成两比特位的第一级编码信号；若正向差分模拟输入信号的电压处于参考电压范围时，则第一比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号组成两比特位的第二级编码信号；其中，参考电压范围是由正向差分参考电压和负向差分参考电压作为极限值的电压范围；若正向差分模拟输入信号的电压小于正向差分参考电压，且正向差分模拟输入信号的电压小于负向差分参考电压，则第一比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号组成两比特位的第三级编码信号；其中，第一级编码信号、第二级编码信号和第三级编码信号彼此不相同；其中，正向差分模拟输入信号通过对应的电容与第一比较器电路内部的比较器的正输入端相连通；第一比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到正向差分参考电压；其中，正向差分模拟输入信号通过对应的电容与第二比较器电路内部的比较器的正输入端相连通；第二比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到负向差分参考电压。
[0010]进一步地，所述量化器存在两个比较器电路；所述两个比较器电路分别是第一比较器电路和第二比较器电路；若负向差分模拟输入信号的电压大于负向差分参考电压，且负向差分模拟输入信号的电压大于正向差分参考电压，则第一比较器电路内部的比较器输
出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号组成两比特位的第一级编码信号；若负向差分模拟输入信号的电压处于参考电压范围时，则第一比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量化器，其特征在于，该量化器包括至少两个比较器电路；每个比较器电路，用于接收同一差分模拟输入信号；每个比较器电路，还用于对差分模拟输入信号和与对应的比较器电路相关联的差分参考电压比较并输出对应的数字信号，以反映差分模拟输入信号的电压；其中，每个比较器电路输出的对应的数字信号组成的编码信号表示的数值越大，则表示差分模拟输入信号的电压越大；其中，每个比较器电路输出的对应的数字信号组成的编码信号表示的数值越小，则表示差分模拟输入信号的电压越小。2.根据权利要求1所述量化器，其特征在于，每个比较器电路都包括相连接的比较器和电容，所述差分模拟输入信号包括正向差分模拟输入信号和负向差分模拟输入信号；其中，一个比较器电路的内部的比较器输出的高电平对应的数字信号在所属的编码信号中的比特位的位置，用于表示该比较器电路所接收到的对应的差分模拟输入信号的电压大小情况；其中，正向差分模拟输入信号的电压与负向差分模拟输入信号的电压的和值等于电源电压；其中，高电平对应的数字信号是表示为逻辑1。3.根据权利要求2所述量化器，其特征在于，当比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到与对应的比较器电路相关联的正向差分参考电压时，若正向差分模拟输入信号的电压大于与对应的比较器电路相关联的正向差分参考电压，则对应的比较器电路的内部的比较器输出高电平，以实现使用对应的比较器的输出信号反映正向差分模拟输入信号的电压的大小情况；当比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到与对应的比较器电路相关联的正向差分参考电压时，若负向差分模拟输入信号的电压大于与对应的比较器电路相关联的正向差分参考电压，则对应的比较器电路的内部的比较器输出高电平，以实现使用对应的比较器的输出信号反映负向差分模拟输入信号的电压的大小情况；当比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到与对应的比较器电路相关联的负向差分参考电压时，若正向差分模拟输入信号的电压大于与对应的比较器电路相关联的负向差分参考电压，则对应的比较器电路的内部的比较器输出高电平，以实现使用对应的比较器的输出信号反映正向差分模拟输入信号的电压的大小情况；当比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到与对应的比较器电路相关联的负向差分参考电压时，若负向差分模拟输入信号的电压大于与对应的比较器电路相关联的负向差分参考电压，则对应的比较器电路的内部的比较器输出高电平，以实现使用对应的比较器的输出信号反映负向差分模拟输入信号的电压的大小情况。4.根据权利要求3所述量化器，其特征在于，所述量化器存在两个比较器电路；所述两个比较器电路分别是第一比较器电路和第二比较器电路；若正向差分模拟输入信号的电压大于正向差分参考电压，且正向差分模拟输入信号的电压大于负向差分参考电压，则第一比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号组成两比特位的第一级编码信号；
若正向差分模拟输入信号的电压处于参考电压范围时，则第一比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号组成两比特位的第二级编码信号；其中，参考电压范围是由正向差分参考电压和负向差分参考电压作为极限值的电压范围；若正向差分模拟输入信号的电压小于正向差分参考电压，且正向差分模拟输入信号的电压小于负向差分参考电压，则第一比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号组成两比特位的第三级编码信号；其中，第一级编码信号、第二级编码信号和第三级编码信号彼此不相同；其中，正向差分模拟输入信号通过对应的电容与第一比较器电路内部的比较器的正输入端相连通；第一比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到正向差分参考电压；其中，正向差分模拟输入信号通过对应的电容与第二比较器电路内部的比较器的正输入端相连通；第二比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到负向差分参考电压。5.根据权利要求3所述量化器，其特征在于，所述量化器存在两个比较器电路；所述两个比较器电路分别是第一比较器电路和第二比较器电路；若负向差分模拟输入信号的电压大于负向差分参考电压，且负向差分模拟输入信号的电压大于正向差分参考电压，则第一比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号组成两比特位的第一级编码信号；若负向差分模拟输入信号的电压处于参考电压范围时，则第一比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号组成两比特位的第二级编码信号；其中，参考电压范围是由正向差分参考电压和负向差分参考电压作为极限值的电压范围；若负向差分模拟输入信号的电压小于正向差分参考电压，且负向差分模拟输入信号的电压小于负向差分参考电压，则第一比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号和第二比较器电路内部的比较器输出的一个比特位的数字信号组成两比特位的第三级编码信号；其中，第一级编码信号、第二级编码信号和第三级编码信号彼此不相同；其中，负向差分模拟输入信号通过对应的电容与第一比较器电路内部的比较器的正输入端相连通；第一比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到负向差分参考电压；其中，负向差分模拟输入信号通过对应的电容与第二比较器电路内部的比较器的正输入端相连通；第二比较器电路内部的比较器的正输入端通过对应的电容连接到正向差分参考电压。6.根据权利要求4所述量化器，其特征在于，第一比较器电路和第二比较器电路都包括差分输入端；所述差分输入端包括正向差分输入端和负向差分输入端；第一比较器电路的正向差分输入端用于接收正向差分模拟输入信号，第一比较器电路
的正向差分输入端还用于通过相应的电容连接到第一比较器电路内部的比较器的正输入端；第一比较器电路的负向差分输入端用于接收负向差分模拟输入信号，第一比较器电路的负向差分输入端还用于通过相应的电容连接到第一比较器电路内部的比较器的负输入端；第二比较器电路的正向差分输入端用于接收正向差分模拟输入信号，第二比较器电路的正向差分输入端还用于通过相应的电容连接到第二比较器电路内部的比较器的正输入端；第二比较器电路的负向差分输入端用于接收负向差分模拟输入信号，第二比较器电路的负向差分输入端还用于通过相应的电容连接到第二比较器电路内部的比较器的负输入端。7.根据权利要求5所述量化器，其特征在于，第一比较器电路和第二比较器电路都包括差分输入端；所述差分输入端包括正向差分输入端和负向差分输入端；第一比较器电路的正向差分输入端用于接收正向差分模拟输入信号，第一比较器电路的正向差分输入端还用于通过相应的电容连接到第一比较器电路内部的比较器的负输入端；第一比较器电路的负向差分输入端用于接收负向差分模拟输入信号，第一比较器电路的负向差分输入端还用于通过相应的电容连接到第一比较器电路内部的比较器的正输入端；第二比较器电路的正向差分输入端用于接收正向差分模拟输入信号，第二比较器电路的正向差分输入端还用于通过相应的电容连接到第二比较器电路内部的比较器的负输入端；第二比较器电路的负向差分输入端用于接收负向差分模拟输入信号，第二比较器电路的负向差分输入端还用于通过相应的电容连接到第二比较器电路内部的比较器的正输入端。8.根据权利要求1至7任一项所述量化器，其特征在于，每个比较器电路，用于在第二时钟相位信号的控制下，采样与对应的比较器电路相关联的差分参考电压；每个比较器电路，用于在第一时钟相位信号的控制下，传输差分模拟输入信号，以便于与第二时钟相位信号下采样到电压信号进行比较；其中，第一时钟相位信号和第二时钟相位信号不重叠；每个比较器电路都接受同一时钟源的控制。9.根据权利要求8所述量化器，其特征在于，每个比较器电路包括比较器和两个开关网络；每个开关网络的输入端，用于接收差分模拟输入信号；每个开关网络的输出端连接到比较器的相对应的输入端；每个开关网络连接到与其所处的比较器电路相关联的差分参考电压；每个开关网络还连接到共模电压；其中，所述差分模拟输入信号包括正向差分模拟输入信号和负向差分模拟输入信号；正向差分模拟输入信号的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁俊豪，赵伟兵，
申请(专利权)人：珠海一微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：