[发明专利]一种级联过采样模数调制器

说明书

技术领域

本发明是涉及一种级联过采样模数调制器，属于微电子技术领域。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明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，本发明采用如下技术方案：

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C_I。