[发明专利]一种24位低失真Sigma-Delta模数转换器

说明书

本发明公开了一种24位低失真Sigma‑Delta模数转换器，包括第一级积分器，用于将模数转换器输入信号与反馈信号的差值进行积分，获得第一级积分器输出信号；第二级积分器，用于获得第二级积分器输出信号；Flash量化器模块，用于将模拟信号量化为数字信号并获得16位温度计码；DWA模块，用于将16位温度计码转为5位二进制码，同时获得加权平均后的数字信号；反馈DAC模块，用于将所述数字信号转换为模拟反馈信号；数字抽取滤波器模块，用于对5位二进制码进行数字滤波并降采样并截取高位24位数字码。本发明通过采用级联积分器前馈结构并引入从输入到量化器的直接前馈路径，使电路中非理想非线性因素无法直接作用在输入信号上，实现整体系统低失真特性。

技术领域

本发明属于数模混合集成电路技术领域，具体涉及一种24位低失真Sigma-Delta模数转换器。

背景技术

当今世界数字信号处理技术发展迅猛，处理精度可以达到相当高的水准，但自然界中的信号大多数都是模拟信号，必须经过处理才可以变成数字信号，因此模拟信号到数字信号的转换变得极为重要。模数转换器(ADC，Analog to Digital Converter)是连接模拟世界和数字世界的桥梁，模数转换器的转换精度与转换速度直接影响了信号处理的效率和效果。在各种模数转换器中，Sigma-Delta模数转换器采用过采样技术和噪声整形技术，凭借着其自身的高精度和高动态范围等特点，在业界和学术界都得到了广泛的研究和应用。

对于大多数超低频应用而言，比如在生物前端芯片和一些传感器中，通常要求内部的模数转换器具有极高的分辨率和极高的有效位数，这一类应用中通常采用Sigma-Delta模数转换器进行量化。然而，传统的Sigma-Delta模数转换器受到积分器中运算跨导放大器有限增益、有限压摆率和有限输出摆幅的影响，使得输出经常包含较高的谐波分量，影响最终的信噪失真比(SNDR，Signal to Noise and Distortion Ratio)，降低了转换后数据的精度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种24位低失真Sigma-Delta模数转换器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种24位低失真Sigma-Delta模数转换器，包括第一级积分器、第二级积分器、Flash量化器模块、DWA模块、反馈DAC模块和数字抽取滤波器模块，其中，

所述第一级积分器用于将模数转换器输入信号与来自所述反馈DAC模块的反馈信号的差值进行积分，获得第一级积分器输出信号；

所述第二级积分器用于对所述第一级积分器输出信号进行积分，获得第二级积分器输出信号；

所述Flash量化器模块用于将所述输入信号、所述第一级积分器输出信号和所述第二级积分器输出信号按一定权重进行求和后进行多位量化，将模拟信号量化为数字信号并获得16位温度计码；

所述DWA模块用于将所述16位温度计码转换为5位二进制码，同时通过按一定周期注入随机数的轮转选择逻辑获得加权平均后的数字信号；

所述反馈DAC模块用于将所述加权平均后的数字信号转换为模拟反馈信号；

所述数字抽取滤波器模块用于对所述5位二进制码进行数字滤波并降采样，并截取高位24位数字码进行输出。

在本发明的一个实施例中，所述第一级积分器的输入端连接有第一加法器，所述第一加法器用于对所述输入信号和所述反馈信号进行差运算。

在本发明的一个实施例中，所述第一级积分器和所述第二级积分器均为离散时间型开关电容延迟积分器，Z域传递函数均为