[发明专利]一种调制器结构及模数转换器

说明书

本发明提供一种调制器结构及模数转换器，所述调制器结构包括与输入信号Vin连接的前阶积分器，与所述前阶积分器连接的共用积分器，分别与所述输入信号Vin、前阶积分器及共用积分器连接的求和电路，以及与所述求和电路连接的量化电路，其中，所述量化电路的输出端与所述前阶积分器连接；本发明所述调制器结构通过将后(N‑1)阶积分器进行共用，增加调制器阶数的同时，减少了运放电路的数量，进而降低了芯片功耗、减小了芯片面积，解决了现有模数转换器通过提高调制器阶数提高精度时存在芯片功耗大、面积大的问题。

技术领域

本发明属于电路设计领域，特别是涉及一种调制器结构及模数转换器。

背景技术

微流控芯片是将微通道、电极、传感器和电路等集中在几平方厘米芯片上，能够完成一系列实验的微技术平台。因此，与传统生物化学实验平台相比，微流控芯片具有体积小、使用样品少、反应速度快、可大量平行处理、可即用即弃的特点，正因为这些优点，微流控芯片被誉为“下一代技术”。然而，微流控芯片采集的是未经处理的模拟数据，仍然需要模数转换器将模拟信号转换成数字信号，再由信号处理系统将数据进行处理得到所需要的实验结果。其中，模数转换器的精度是决定微流控芯片实验系统所得实验室结果准确性的关键所在。

目前微流控的技术主要应用医药学研究领域，而且微流控技术在POCT即及时诊断领域有大的发展前景，POCT是一种便携设备，对设备的功耗要求比较高。由于Sigma DeltaADC(∑-Δ模数转换器)精度高，但是其功耗相比奈奎斯特ADC功耗较大，而要将SigmaDeltaADC应用于微流控技术，就要求Sigma Delta ADC不仅能够实现高精度转换，还要尽可能降低功耗。

关于高精度，Sigma Delta ADC有三种方式：1、提升过采样率；2、采用多位量化器；3、提高调制器的阶数。由于微流控芯片输出信号在2kHz以下时，可以得到较高的过采样率，这是应用于微流控芯片的Sigma Delta ADC的设计的特点，故通过第一种方式来提高精度的效果并不明显。而采用第二种方式来提高精度时，由于多位量化器需要比较器的数量较多，面积和功耗都会比较大，且多位比较器存在的非线性问题，需要额外的动态元素匹配电路来进行调节，实现复杂。故现有技术人员一般采用第三种方式来提高Sigma Delta ADC的精度。

目前提高调制器阶数的方式主要是通过将多个积分器直接级联，具体电路如图1所示，图1为一四阶调制器，由一个两相非交叠时钟P₁和P₂控制，其中，P_1d为时钟P₁的延时时钟信号，P_2d为时钟P₂的延时时钟信号。可见，采用该种方式提高调制器阶数时，存在的缺点是电路功耗及面积大。

鉴于此，有必要设计一种新的调制器结构及模数转换器用以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种调制器结构及模数转换器，用于解决现有模数转换器通过提高调制器阶数提高精度时存在芯片功耗大、面积大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种调制器结构，所述调制器结构包括：

前阶积分器，与输入信号Vin连接，用于对所述输入信号Vin进行采样，形成前阶采样信号，并在反馈信号的控制下，对所述前阶采样信号进行积分，输出前阶积分信号；

共用积分器，包括N阶积分电路，其第一阶积分电路与所述前阶积分器连接，用于对所述前阶积分信号进行采样，形成共用第一阶采样信号，及对所述共用第一阶采样信号进行积分，形成共用第一阶积分信号并输出，其后(N-1)阶积分电路均与所述第一阶积分电路连接，用于依次对前一阶积分电路输出的积分信号进行采样，及对该采样信号进行积分，输出每一阶积分电路产生的积分信号，其中，N为大于等于2的整数；