[發(fā)明專利]輸入電壓偏置諧振振蕩器的DC電平的模數(shù)轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310585218.3
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103825613B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·J·班尼特
• 申請（專利權(quán)）人: 西部數(shù)據(jù)技術(shù)公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03L7/18
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（即模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，ADC）在包括消費設(shè)備和工業(yè)設(shè)備的電子設(shè)備中是很普及的。將模擬輸入電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值使數(shù)字處理能夠?qū)崿F(xiàn)任意所期望的結(jié)果，例如將由傳感器產(chǎn)生的模擬電壓轉(zhuǎn)換為能被處理以檢測任意特定條件的數(shù)字值。例如，磁盤驅(qū)動器可使用一個或更多個用于檢測振動的傳感器，所述振動可不利影響在讀/寫操作過程中負責維保持磁頭在數(shù)據(jù)磁道上方的伺服控制系統(tǒng)。期望數(shù)字化處理這些振動信號以提供前饋補償給所述伺服控制系統(tǒng)，從而實時補償所述振動。

附圖說明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明實施例的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其包括由模擬輸入信號偏置的諧振振蕩器以及DC（直流）檢測器，DC檢測器可操作用以將在振蕩信號中的DC偏移轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施例的DC檢測器的細節(jié)。

圖3是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的DC檢測器的操作的時序圖。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明實施例的DC檢測器的一個實施例。

圖5A根據(jù)本發(fā)明實施例示出用于產(chǎn)生快速時鐘的環(huán)形振蕩器，所述快速時鐘應(yīng)用于DC檢測器。

圖5B示出根據(jù)本發(fā)明實施例的DC檢測器的一個實施例。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明實施例的DC檢測器的一個實施例。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明實施例的DC檢測器的一個實施例。

圖8A-D示出用于提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率的本發(fā)明實施例。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明實施例的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其包括諧振振蕩器1，該諧振振蕩器1包括可操作用于接收模擬輸入信號3的輸入和可操作用于輸出振蕩信號5的輸出。DC偏移檢測器7可操作用于檢測由模擬輸入信號3導(dǎo)致的在振蕩信號5中的DC偏移，其中所述DC偏移被轉(zhuǎn)換為表示模擬輸入信號3的數(shù)字輸出信號9。

在圖1示出的所述實施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括合適的反相放大器11，其耦合到諧振振蕩器1，這樣所述諧振振蕩器在諧振頻率振蕩。任意合適的諧振振蕩器1可被用于本發(fā)明的實施例中，例如晶體或陶瓷諧振器或硅振蕩器。在一個實施例中，模擬輸入信號3偏置諧振振蕩器1，這導(dǎo)致在振蕩信號5中的DC偏移。DC偏移檢測器7可操作用于將在振蕩信號5中的DC偏移轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號9。

模擬輸入信號3可由任意合適的源產(chǎn)生，并且在圖2所示的一個實施例中，模擬輸入信號3由合適的傳感器產(chǎn)生，例如在磁盤驅(qū)動器中的合適的加速度計，其將物理振動轉(zhuǎn)換為模擬振動信號。圖2的實施例也示出DC檢測器7的實施例，用于將在振蕩信號5中的DC偏移轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號9。占空比校正器13處理振蕩信號5和在明顯高于振蕩信號5的振蕩頻率振蕩的快速時鐘15，以檢測時間差（Δ）dt17，其表示振蕩信號5高于和低于閾值的時間差。所述時間差dt17在振蕩信號5的N個周期累加19來產(chǎn)生累加的時間差23，所述振蕩信號5的N個周期由周期計數(shù)器21計數(shù)。偏置控件25處理累加的時間差23以產(chǎn)生偏置信號27，其驅(qū)動在振蕩信號5中的DC偏移趨于0。所述累加的時間差23被按比例調(diào)節(jié)29以產(chǎn)生表示所述模擬輸入信號3的數(shù)字輸出信號9。所以在這個實施例中，DC檢測器7工作為閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其嘗試通過用控制信號驅(qū)動偏置控件25以將在振蕩信號5中的所述DC偏移保持在0，所述控制信號是模擬輸入信號3的數(shù)字表示。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例說明DC偏移檢測器7的操作的時序圖。DC偏移檢測器7包括比較器，其將振蕩信號Fn’5的正弦波分割為正的（高于閾值）和負的（低于閾值）分量。計數(shù)器隨后測量正半周期（T1）和負半周期（T2）。當在振蕩信號Fn’5中有DC偏移時，這兩個計時將不相等。兩個半波形之間的總的計時差（T2-T1）被存儲為dt。所以圖3中所示的方波31的輸出正邊沿超前dt/2，而負邊沿延遲dt/2。結(jié)果是具有基本百分之無五十的占空比的波形。圖3中所示的頂部正弦波的示出DC偏移是負的和dt/2因此是正的情況，圖3中所示的底部正弦波示出DC偏移是正的和dt/2因此是負的情況。