[發(fā)明專利]解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010558288.6
• 申請日: 2010-11-23
• 公開（公告）號: CN102035550A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李發(fā)寧;王煒;馬俠
• 申請（專利權(quán)）人: 鉅泉光電科技(上海)股份有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種控制sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路不穩(wěn)定的電路及方法，特別涉及一種解決∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路及方法。

背景技術(shù)

在電子行業(yè)的諸多領(lǐng)域，尤其是在數(shù)字語音、音頻和檢測計量裝置領(lǐng)域，片上系統(tǒng)(即SOC，System?On?Chip)應(yīng)用廣泛。所謂SOC系統(tǒng)，就是集多種常用功能(如音頻處理、視頻處理、USB/DDR處理、及電源管理等等)于一身的芯片。而sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(即Sigma-delta?ADC)由于具有轉(zhuǎn)換精度高、對模擬電路的性能以及器件匹配性要求較低等優(yōu)勢而成為各片上系統(tǒng)必不可少的構(gòu)件之一。

現(xiàn)有sigma-delta?ADC主要由兩個部件構(gòu)成，一個是模擬sigma-delta調(diào)制器，另一個是數(shù)字抽取濾波器。Sigma-delta調(diào)制器一般由一個或多個積分器、比較器和處于反饋環(huán)路上的DAC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)構(gòu)成；而數(shù)字抽取濾波器主要用于衰減基帶以上的量化噪聲、限制輸入信號帶寬、抑制帶外的雜散信號和電路噪聲等，因此，其不僅消耗功率大，而且在芯片上所占面積也會比sigma-delta調(diào)制器多。對于sigma-delta?ADC，為了減少量化噪聲，sigma-delta調(diào)制器都會對噪聲整形，其實現(xiàn)噪聲整形的方式一般都是采用高階的sigma-delta調(diào)制器(即包含多個積分級的電路)。然而，無論是低階還是高階調(diào)制器，當(dāng)輸入信號大于sigma-delta?ADC輸入所允許的范圍時，都會出現(xiàn)調(diào)制器飽和不穩(wěn)定狀態(tài)。一旦調(diào)制器不穩(wěn)定，即使輸入信號轉(zhuǎn)入正常，通常調(diào)制器也不會自動回到正常工作狀態(tài)。

調(diào)制器不穩(wěn)定通常表現(xiàn)在積分器非線性(即積分器長時間向正或負(fù)電平方向積分而導(dǎo)致的飽和)或者量化器長時間過載(即輸出信號長時間為最高或最低)。當(dāng)sigma-delta?ADC上電時，往往最容易出現(xiàn)調(diào)制器不穩(wěn)定。不管對低階調(diào)制器(階數(shù)≤2)和高階調(diào)制器(階數(shù)≥3)，在上電過程中，都會出現(xiàn)調(diào)制器飽和不穩(wěn)定的問題，例如，當(dāng)輸入是一個大信號(該大信號在輸入信號允許范圍內(nèi))、而ADC的量化參考電壓還沒有完全建立時，就會出現(xiàn)輸入信號大于量化參考電壓，從而致使調(diào)制器飽和。另外在上電過程中，由于積分器所處的不確定狀態(tài)也可能會使調(diào)制器處在不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，sigma?delta?ADC需要采用輔助電路使調(diào)制器在上電過程中一旦出現(xiàn)飽和能恢復(fù)到正常工作的狀態(tài)。

為了使調(diào)制器工作穩(wěn)定，研發(fā)人員提出了多種方法，其中較為典型的是對調(diào)制器中的積分器進行復(fù)位。即通過對積分器的輸出信號或輸出狀態(tài)進行檢測來判斷調(diào)制器是否穩(wěn)定，如果發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定，就使積分器復(fù)位，也就是使積分器的輸入和輸出短接。如圖1所示，其為一sigma-delta?ADC電路的調(diào)制器電路示意圖。該調(diào)制器具有4個積分器，即積分器10、12、14、和16，其中，每一積分器的輸入和輸入端分別連接有一受控開關(guān)，即在積分器10輸入和輸入端連接受控開關(guān)SW1，在積分器12輸入和輸入端連接受控開關(guān)SW2，在積分器14輸入和輸入端連接受控開關(guān)SW3，在積分器16輸入和輸入端連接受控開關(guān)SW4，各受控開關(guān)由振蕩檢測比較器20的輸出信號控制，振蕩檢測比較器20將積分器12的輸出與參考門限進行比較，當(dāng)積分器12的輸出超過參考門限，則振蕩檢測比較器20輸出控制信號使各受控開關(guān)閉合，從而使各積分器輸入與輸出短接，由此實現(xiàn)復(fù)位。

此種控制方式雖然簡單，但卻難以精確檢測到不穩(wěn)定的發(fā)生，因為比較器的參考門限存在一定的精度偏差；而且其所能檢測的不穩(wěn)定情形也極為有限，即：僅僅只是針對積分器12輸出超過參考門限這樣一種情形。而事實上，sigma-delta?ADC電路在上電或者掉電時更容易引發(fā)積分器工作不確定，對于這種狀況，該種方法卻是無能為力。更為重要的是，現(xiàn)有配置有sigma-delta?ADC電路的片上系統(tǒng)，其芯片面積極為有限，而該方法更是需要在片上系統(tǒng)有限的空間再增設(shè)振蕩檢測比較器20，如此一則容易引起器件之間的干擾，再則不可避免會增加片上系統(tǒng)電路的復(fù)雜度，因此，極有必要尋求一種新的方法來解決sigma-delta?ADC不穩(wěn)定的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種解決sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上電過程不穩(wěn)定的電路和方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種電路簡單、成本低的片上系統(tǒng)。