[发明专利]具有采样保持电路的模数变换设备

说明书

本发明涉及特别适合于接收由电缆传送的信号的、具有采样保持单元的模数变换设备。

本发明的基础在于开发一种变换设备，该变换设备适合于作QPSK(四相移相键控)已调制信号的模数变换，该已调信号的频谱为20至25MHz，峰-峰动态摆幅为1V，输入信号通过电容耦合加入。

电容耦合导致输入信号直流分量的丢失，在QPSK信号的情况下直流分量是由传送中经历的失真造成的，QPSK信号所传送的功率为零。此外，信号的动态摆幅只有1V峰-峰值，这对于例如8位变换是相当小的。还应考虑的问题是输入信号的频带和便宜的变换器不相适应。最后，将试图把某些形式的噪声减至最小。

本发明的目的是提供一种对输入信号进行模数变换的设备，它包括：

采样保持单元，用于根据所述输入信号来提供稳定的电压边沿(porches)；所述设备还包括：

连接到所述采样保持单元的输出端的增益级；

在所述增益级输出端恢复信号的DC(直流)分量的环路，所述环路包括接成负反馈形式的放大器，以向所述增益级提供增益；以及

连接到所述增益级输出端的模数变换器。

按照本发明的一特定实施例，所述DC分量收敛到变换器变换范围的中间电压。

按照本发明的一特定实施例，所述放大器包括一正输入端，用以接收从所述采样保持电路来的电压边沿，和一负输入端，用以接收DC分量恢复电压。

按照一特定实施例，恢复所述DC分量的所述环路包括一开关电流源，用于按照所述变换器输出端的最高有效位的数值来使存储所述DC分量恢复电压的电容器充电或放电。

通过结合附图对特定的非限定性示范实施例的说明，本发明的其他特征将会显而易见。

图1是按照本示范实施例的变换电路的功能性电原理图；

图2是在本例中使用的采样保持单元的各个断续器(interrupter)的控制信号的时序图。

本电路包括三部分：采样保持单元1，恢复直流成分用的增益级2和变换器3本身。

采样保持单元的作用是在变换器3的采集阶段把稳定的电压边沿馈送给变换器3，以获得质量高的变换。此种操作方式使信号能以“伪静态”来量化。这就允许使用这样的模数变换器，其输入端的频率约束比通常允许的输入信号通带要严格。

采样保持单元包括输入端4，输入信号VIN通过电容耦合(未示出)加到该输入端。端子4经过第一断续器S1和电容5连接到运算放大器6的负输入端。称作S2的第二断续器把放大器6的输出端连接到电容器5与断续器S1相连接的那一端。同样连接到放大器6输出端的第三断续器S3把该输出端连接到同一放大器的负输入端。最后，放大器6的正输入端接收偏置电压，在本情况下，该偏置电压是变换器3变换范围的中间电压Vc。

放大器6最好是具有高“转换速率(slew rate)”(输出电压最大变化速率)的运算放大器。

偏置电压用单位增益的运算放大器7缓冲，该运算放大器在其正输入端接收来源于变换器3的电压Vc。放大器7的输出端通过电阻(未示出)连接到输入端Vin，以便对该输入节点进行偏置，信号Vin经过耦合电容器施加，本电路供有0伏(地)和3.3伏(电源电压本身)的电压。因此在以后的计算中，把Vin+Vc看做输入电压而不只是vin。

按照一变化实施例，用低通滤波器滤除源自变换器的电压Vc。

采样保持单元的操作方式如下。图2表示不同断续器的控制的时序图。

开始，S3接通(闭合)，从而执行自动调零功能。此时，S1也闭合，但是S2断开。此阶段称为“跟踪方式”，电容器5被充电到待采样的电位。

接着，S3断开。此后，在允许积累在S3上的电荷放尽的短暂滞后之后，把S1断开。

然后闭合S2，从而把电容器5来的电荷传送到放大器6的输出端，即采样保持单元的输出端：因此得到了已采样电压供以后处理之用。

S1、S2和S3的控制信号由变换器的时钟CLK产生，它们经过产生器8与该时钟同步。

级2具有两个作用，即，一方面，增加待变换信号的动态摆幅以增加量化电平，从而提高信噪比，另一方面，恢复已采样输入信号的直流分量。

级2包括放大器9，其正输入端连接至采样保持单元的输出端，其输出经过电阻R环回到负输入端。放大器9的负输入端还经过电阻2R连接到由增益为1的放大器10所形成的电压源。放大器10的正输入端连接到由电路11产生并存储在外部存储电容器12中的箝位电压VDC。

级2的传输函数如下：