[发明专利]包含级间路径的级联结构Sigma-Delta调制器

说明书

本发明提出一种包含级间路径的级联结构Sigma‑Delta调制器，其特征在于：包括第一级调制器、第二级调制器及一条级间模拟路径；所述第一级调制器与第二级调制器级联；该路径包含一个系数模块、一个单位延时模块。本发明实现了4阶噪声整形功能。使得改进结构增加了一阶噪声整形功能，噪声抑制能力大大提高；其次，减少了积分器的使用，从而降低了电路功耗和系统时序的复杂度，节约了版图面积；在增加系统信噪比的同时，保证了系统的输入过载值和系统的稳定性没有较大的改变。与现有调制器相比更能满足高精度、低功耗的应用需求，在音频、传感等领域将会有巨大的发展空间。

技术领域

本发明涉及一种级联结构调制器电路，具体涉及一种包含级间路径的级联结构Sigma-Delta调制器。

背景技术

目前，在对转换精度要求较高的音频系统、传感器系统等一些领域，传统奈奎斯特ADC已经很难满足要求，Sigma-Delta ADC逐渐成为应用最为广泛的ADC器件。实现Sigma-Delta ADC主要功能的核心模块是调制器模块。为了满足高精度的需要通常可采用高阶单环调制器结构或者MASH(级联)调制器结构两种设计方案。高阶单环调制器结构电路简单，仅有一个反馈环路且输出信号噪声小，然而随着积分器个数的增加极易引起系统不稳定。MASH结构在具备高阶噪声整形能力的同时每一级都采用固有稳定的低阶结构，保证了整体系统的稳定性，这一特点也使得其在低过采样率的宽带应用中成为一个很好的选择方案。

对于MASH结构，电路形式较为复杂，电路中器件也更多，增加了版图设计的难度和芯片的面积。然而MASH调制器结构总的噪声整形阶数等于每级阶数相加，前一级的量化噪声作为后一级的输入信号，在理想的情况下，假设模拟电路具有很高的精确度，则除了最后一级，其它各级的量化误差都将被后续的数字信号处理逻辑消除。因此，理想的调制器输出将只包含最后一级的量化误差，前面各级仅仅是起到了信号传递的作用，但却极大的增加了设计的复杂度、提高了芯片的成本。出于这方面的考虑，若是能通过改进电路结构使得前面的各级也能具有噪声整形功能，便可以进一步增加电路的利用率。

发明内容

本发明的目的是提出一种新的级联结构调制器电路，可以显著减少带内量化噪声。

本发明采用以下技术方案实现：一种包含级间路径的级联结构Sigma-Delta调制器，其特征在于：包括第一级调制器、第二级调制器及一条级间模拟路径；所述第一级调制器与第二级调制器级联；所述第一级调制器包括环路滤波器、第一量化器及第一反馈环路；所述环路滤波器的输入接输入信号X(z)，所述环路滤波器的输出接第一量化器的输入，所述反馈环路为第一量化器的输出反馈至环路滤波器的输入，所述第一级调制器的信号传递函数STF1(z)，噪声传递函数为NTF1(z)；所述第二级调制器包括加法器、积分器模块、第二量化器和第二反馈环路；所述加法器的输入接第一量化器的输出，所述加法器、积分器模块、第二量化器依次连接；所述第二反馈环路为第二量化器的输出反馈至加法器的输入，所述第二级调制器的信号传递函数STF2(z)，噪声传递函数为NTF2(z)；所述级间模拟路径由积分器模块前端连接到第一量化器前端；该路径包括一个系数模块h、一个单位延时模块z-1。

在本发明一实施例中，所述环路滤波器由两个积分器组成，所述积分器传递函数表示ITF(z)＝z-1/(1-z-1)。

在本发明一实施例中，所述第一量化器为一比较器。

在本发明一实施例中，所述Sigma-Delta调制器的输出信号为：

Y(z)＝Y1(z)+Y2(z)