[發明專利]一種過采樣模數轉換器

有效

• 申請號: 200910260801.0
• 申請日: 2009-12-09
• 公開（公告）號: CN101741388A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 袁文師
• 申請（專利權）人: 上海貝嶺股份有限公司
• 主分類號: H03M1/54
• 分類號: H03M1/54
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

技術領域

本發明涉及一種過采樣模數轉換器。

背景技術

現在很多系統芯片或者接口芯片系統中，需要很多接口電路，特別在外界模擬 信號進來后，要轉換成數字信號，因此，現在幾乎所有系統芯片或者接口芯片中都 存在模數轉換器，以實現模擬信號轉換成數字信號的目的。

如今，隨著對系統節能和低功耗的要求，對模數轉換器也要求低功耗、高精度， 這是才能夠實現整個系統功耗低、工作時間長、比較環保高效的目的。目前實現模 擬數字信號轉換的轉換器很多，比較常見有流水線型模數轉換器、逐次逼近的模數 轉換器、過采樣模數轉換器，由于流水線型模數轉換器適用在速度高精度相對高的 場合，逐次逼近模數轉換器適用在速度比較慢精度不是很高的場合，而過采樣模數 轉換器適合速度比較快，精度很高的場合，因此在系統芯片或者接口芯片系統中被 廣泛的應用。

然而，目前對模數轉換器實現低功耗比較難，因為功耗低的話，很難達到精度 高、線性好的要求。特別是過采樣模數轉換器，目前現有技術中，高精度過采樣模 數轉換器一般都是通過高階多循環來實現的，而這種采用方式的轉換器結構復雜， 實現困難；另外，在上述這種過采樣模數轉換器中的基本單元就是積分器，且這類 積分器由運算放大器和電容、開關構成，其中運算放大器的結構示意圖如圖1所示， 它包括相互連接的晶體管M1’至M12’，此類運算放大器的功耗一般都比較大，因 為若功耗比較小，則運算放大器存在增益比較小、失調大、線性度差等問題；而實 際上，積分器中的開關和電容基本上都不消耗功耗，而只有運算放大器需要消耗功 耗；另外，由于是過采樣，一般，模數轉換器的工作頻率都比較高，鑒于上述問題， 使得過采樣模數轉換器要在保證高精度的基礎上，實現低功耗就更為困難了。

發明內容

為了解決上述問題，本發明旨在提供一種新型的過采樣模數轉換器，以達 到在高階過采樣模數轉換器實現高精度的同時，降低其內部積分器的功耗，從 而實現整個過采樣模數轉換器低功耗的目的。

本發明所述的一種過采樣模數轉換器，它包括依次連接的第二增益單元、 第一加法器、第一積分器、第三增益單元、第二加法器、第二積分器、第四增 益單元、第三加法器、第三積分器、第五增益單元、第四加法器、第四積分器 和第五加法器，且所述第二增益單元的輸入端通過一第一增益單元連接到所述 第二加法器，所述第五加法器的輸出端分別通過一反饋增益單元連接到所述第 一加法器、第二加法器、第三加法器和第四加法器，所述第五加法器還接收一 外部輸入的量化噪聲。

在上述的過采樣模數轉換器中，所述的第一積分器至第四積分器均分別包 括一運算放大器，且該運算放大器包括一電容以及連接在地與一外部電源之間 的、依次串聯連接的第一至第四晶體管，

所述電容的一端與所述第四晶體管連接，接收外部輸入信號，其另一端與 所述第一晶體管連接，接收外部的第一偏置電壓信號；

所述第二晶體管和第三晶體管分別接受外部的第二偏置電壓信號和第三 偏置電壓信號，且該第二晶體管和第三晶體管之間輸出一放大信號。

在上述的過采樣模數轉換器中，所述第一晶體管的柵極接收所述第一偏置 電壓信號，其源極接地，其漏極與所述第二晶體管的源極連接；所述第二晶體 管的柵極接收所述第二偏置電壓信號，其漏極與所述第三晶體管的漏極連接； 所述第三晶體管的柵極接收所述第三偏置電壓信號，其源極與所述第四晶體管 的漏極連接；所述第四晶體管的柵極接收所述外部輸入信號，其源極與所述外 部電源連接。

在上述的過采樣模數轉換器中，所述四個反饋增益單元的反饋增益系數均 不相同。

由于采用了上述的技術解決方案，本發明采用了單循環高階噪聲整形的方 式達到了模數轉換器噪聲低、精度高的要求，由于采用單循環實現，因此模數 轉換器的結構比較簡單，同時采用1位的量化，使得轉化器的線性程度好。另 外，通過對模數轉換器中若干積分器內部的運算放大器采用相當于單管放大的 方式，同時這個單管放大器相當于工作在開關工作狀態，使得運算放大器的在 工作的時候只需要比較小的功耗，而在不工作的時候幾乎不需要功耗，從而進 一步地使整個過采樣模數轉換器的功耗也大幅下降。

附圖說明

圖1是現有技術中運算放大器的結構示意圖；

圖2是本發明一種過采樣模數轉換器的結構示意圖；

圖3是本發明的過采樣模數轉換器中積分器內部的運算放大器的結構示意 圖。