[发明专利]抑制移位的电路装置、模数转换器、梯度放大器和方法

说明书

本发明给出了一种用于抑制在模数转换中的移位、移位漂移和1/f噪声的电路装置、模数转换器、梯度放大器和方法。该装置包括：模数转换器，其构建为将模拟的输入信号转换为输出数据；反相器，其构建为将输入信号反相；连接在模数转换器上游并且连接在反相器下游的至少一个开关元件，其构建为以可预定的开关频率周期性地在输入信号与反相后的输入信号之间进行切换；以及连接在模数转换器下游的可开关的非门电路，其构建为以开关频率周期性地对模数转换器的输出数据取非，其中，在将反相后的输入信号施加在模数转换器上时，对输出数据取非。本发明提供抑制模数转换中的移位、移位漂移和1/f噪声(低频噪声)的优点。

技术领域

本发明涉及一种用于抑制在模数转换中的移位(Offset)、移位漂移和1/f噪声的电路装置，该电路装置包括：模数转换器，其将模拟的输入信号转换为输出数据。本发明还给出了一种抑制在模数转换中的移位、移位漂移和1/f噪声的模数转换器。还给出了一种具有这种电路装置或者这种模数转换器的梯度放大器。也给出了相关的用于模数转换的方法。

背景技术

尤其为了对磁共振成像的梯度放大器进行数字调整和控制，需要抑制模数转换中的移位、移位漂移和1/f噪声。

根据经验，具有大于1特斯拉的基本场和大于30mT/m的梯度强度的梯度放大器在0.1Hz至10Hz的频率范围内需要小于0.25ppm的电流稳定性，这对应于1：4000000的比例。因此，用于磁共振断层成像的梯度放大器的电流如今被模拟地调整并且在其信号路径中具有相应的低噪声的器件。

如果要数字地调整梯度放大器的电流，则需要使用模数转换器(ADC)。图1示出了用于磁共振断层成像的梯度放大器1的框图。梯度放大器1根据磁共振设备的控制器所产生的数字额定值2调整连接至梯度放大器1的梯度线圈3中的电流。

该电流被电流测量单元4采集，例如由非常精确的DC电流互感器采集，其将其二次电流馈送至作为电流实际值预处理部7的组成部分的测量电阻(分流器)8。测量电阻8上的测量电压9现在是对于所测量的梯度电流的度量。测量电阻8的可能需要放大的测量电压9、即模拟的电流实际值由模拟的实际值预处理部10处理并且借助模数转换器(ADC)11转换为数字的电流实际值13，其现在存在于ADC控制单元12中。ADC控制单元12控制ADC 11应进行转换的时间点并且与其匹配地从ADC 11接收所转换的值。

为了调整梯度电流，在调整和驱动单元14中将数字的电流实际值13与额定值2进行比较。调整和驱动单元14产生用于梯度放大器1的、连接有梯度线圈3的末级6的驱动信号15。电流实际值预处理部7以及调整和驱动单元14是调整和控制单元5的组成部分。

图2示出了在模拟的实际值预处理部10和ADC 11中对模拟的电流实际值9进行的进一步处理的框图。通常，模拟的电流实际值9被引导经过抗混叠滤波器16、例如经过低通滤波器。

在ADC 11之前，抖动单元17将这种经过滤波的电流实际值与小的信号波动(抖动、抖动信号)相加，以便对于低频消除ADC 11的量化边界。抖动单元17的电压例如可以是三角电压，其峰-峰值对应于在ADC 11的输入端上的至少一个“最低有效位”(LSB，LeastSignificant Bit)，并且其频率与ADC 11的采样频率(转换频率)不同。

在图2的框图A)中，将通过抖动单元17而设有抖动的信号附加地引导经过反相器18，然后馈送给具有差分输入端的ADC 11。还可以将抖动仅馈送至ADC 11的一个输入端，方法是例如将其与反相器18之后的信号相加。由此，ADC 11不再被精确对称地驱动，然而因为抖动仅具有一个或几个LSB的水平，所以这是可以容忍的。

在图2的框图B)中示出了如何还可以借助所谓的“单端”信号驱动ADC 11，其中，不需要按照框图A)的反相器18。抖动单元17的抖动在此简单地馈入到参考输入端，于是无需加至滤波后的信号。