[發(fā)明專利]一種單循環(huán)過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310606857.3
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103795412A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州貝克微電子有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。特別的,它關(guān)注的是適合執(zhí)行單周期轉(zhuǎn)換的δ-σ過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器。?

背景技術(shù)

盡管現(xiàn)實世界的信號是模擬信號,我們通常需要使用模數(shù)(A?/?D)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換到數(shù)字域。電路設(shè)計人員有有目的地來執(zhí)行這種轉(zhuǎn)換，因為它是一種目前用于傳輸、存儲和處理數(shù)字信號的有效方法。例如，一個數(shù)字代表一個音頻信號,這就允許通過一個CD播放器幾乎沒有誤差的使用光盤儲存。復(fù)雜的信號處理可能也需要A?/?D轉(zhuǎn)換,因為在數(shù)字域只使用數(shù)字計算機或?qū)Ｓ脭?shù)字信號處理器，這樣的信號處理是可行的。信號處理在數(shù)字域也特別有用,例如在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域，給磁共振成像(MRI)之類的任務(wù)提供需要的精度。?

過采樣方法最近已成為流行的A?/?D轉(zhuǎn)換器,因為相比于傳統(tǒng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換方法，它們避免了遇到的許多困難。這是因為這種轉(zhuǎn)換器有一定的屬性,很難在集成電路設(shè)備上實現(xiàn)。其中最重要的是需要使用容易受到噪聲和干擾的模擬濾波器和高精度的模擬電路。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換技術(shù)的優(yōu)點是能夠使用一個相對較低的采樣頻率,通常輸入信號在奈奎斯特速率下(即信號帶寬的兩倍)。?

傳統(tǒng)的A?/?D轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)要求，當采樣在奈奎斯特速率時，低通反混疊濾波器在其輸入，衰減高頻噪聲幅度和偽頻帶內(nèi)的頻帶外成分的信號。這種濾波器的頻率特性是由模擬元件制造精度所決定的。?

另一方面,過采樣A?/?D轉(zhuǎn)換器可以使用簡單和相對高容差的模擬元件,但是需要快速和相當復(fù)雜的數(shù)字信號處理級。他們在一個頻率遠高于奈奎斯特速率下，調(diào)制模擬輸入成為一個簡單的數(shù)字碼,通常是單個位的字。這些調(diào)制器通過犧牲振幅的分辨率來換取及時的解決,所以可以使用不精確的模擬電路。使用高頻調(diào)制可以消除模擬反混疊濾波器到輸入A?/?D轉(zhuǎn)換器的突然切斷的需要。數(shù)字低通濾波器可以使數(shù)字調(diào)制器的輸出平滑，并且在奈奎斯特速率下重新采樣，在它們混入到信號的頻帶里之前，衰減噪聲、干擾和高頻成分的信號。另一個數(shù)字濾波器可用于在輸出端抽取單位編碼轉(zhuǎn)換為高字速率數(shù)字脈沖編碼調(diào)制的信號。?

過采樣A/D轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用數(shù)字處理，利用了這樣的事實，即集成電路技術(shù)相比用于提供精確模擬電路更適合用于提供快速數(shù)字電路。因為他們的采樣率通常需要大大高于奈奎斯特速率、傳統(tǒng)的過采樣A?/?D轉(zhuǎn)換器通常用于中速數(shù)字應(yīng)用,如數(shù)字音頻、數(shù)字電話和數(shù)據(jù)通信。這樣的應(yīng)用需要從一個單一的輸入源連續(xù)生產(chǎn)A?/?D轉(zhuǎn)換結(jié)果。因此,對于傳統(tǒng)的A?/?D轉(zhuǎn)換器來說，一個定義良好的建立時間并不重要。此外,傳統(tǒng)的過采樣A?/?D轉(zhuǎn)換器的電力消費往往是相對較高的,因為轉(zhuǎn)換器電路必須保持激活，產(chǎn)生連續(xù)的轉(zhuǎn)換結(jié)果。?

然而,由于其特殊的分辨率和精度,過采樣A?/?D轉(zhuǎn)換器也可用于數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制和測試測量儀器等任務(wù)中。在許多這樣的應(yīng)用中，如果理想的話，源于一個給定的輸入源，僅有一個轉(zhuǎn)換的結(jié)果。例如,一個模擬輸入信號可以從許多不相關(guān)的不同來源中選擇，這些來源于一個輸入多路復(fù)用器或可能是在不相關(guān)的時間間隔根據(jù)所需的功能的采樣。在這種應(yīng)用中，當一個新的輸入信號被提供之前,A?/?D轉(zhuǎn)換器只能為一個給定的輸入信號完成轉(zhuǎn)換。因此,在單一轉(zhuǎn)換或“單循環(huán)轉(zhuǎn)換”應(yīng)用中,輸出數(shù)據(jù)過采樣和強大的時間連續(xù)轉(zhuǎn)換結(jié)果之間的相關(guān)性是不重要的。?

傳統(tǒng)的過采樣A?/?D轉(zhuǎn)換器不適合執(zhí)行單A?/?D轉(zhuǎn)換,因為他們是為了重復(fù)地取樣給定的模擬輸入信號，來延長一段時間,在高于輸入信號帶寬的兩倍的速率下來產(chǎn)生多個轉(zhuǎn)換結(jié)果。這樣的A?/?D轉(zhuǎn)換器有復(fù)雜的數(shù)字濾波級,缺乏定義的建立時間也會使得輸入多路傳輸困難。此外,由于傳統(tǒng)的過采樣A?/?D轉(zhuǎn)換器通常連續(xù)操作來延長時間,它們不包含在不使用時關(guān)閉部分轉(zhuǎn)換器的節(jié)電電路,這種情況是經(jīng)常發(fā)生在單周期工作中的。?

鑒于上述,因此需要提供一個適合提供單A?/?D轉(zhuǎn)換的過采樣A?/?D轉(zhuǎn)換器。?

提供一個包括當不需要轉(zhuǎn)換時電路選擇性地打開和關(guān)閉部分轉(zhuǎn)換器，來最小化電路功率的過采樣A?/?D轉(zhuǎn)換器，也是可取的。?

提供一個包括復(fù)雜性降低的數(shù)字濾波電路的過采樣A?/?D轉(zhuǎn)換器，也是可取的。?

提供一個具有定義良好的建立時間，以方便輸入多路復(fù)用過采樣的A/D轉(zhuǎn)換器,將會是另外所期望的。?

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的對象提供一個適合進行單循環(huán)A?/?D轉(zhuǎn)換的過采樣A?/?D轉(zhuǎn)換器。?

本發(fā)明的另一個目的是提供一個包括最小化電路功率A?/?D轉(zhuǎn)換器。?