[發明專利]一種具有較好抑制能力的過采樣數據轉換器

在審

• 申請號: 201310612085.4
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103780260A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州貝克微電子有限公司
• 主分類號: H03M1/54
• 分類號: H03M1/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明解決了對在一個給定的現實中的模擬信號轉變為用數字表示時存在的不需要的頻率分量的抑制問題。該問題的解決在數據采集、測試，測量設備，工業控制等領域具有重要意義。特別的是，本發明描述了一個過采樣數據轉換器的實際使用過程，該過采樣數據轉換器雖然使用一個精度相對較低的參考時鐘，但其仍然對不需要的信號具有十分良好的抑制作用。

背景技術：

在許多應用中，一個現實中的信號通過模數轉換器（ADC）轉換成一連串數字采樣。常見的實例可能包含一個模擬域濾波器，模數轉換器，一個主時鐘和一個數字濾波器。輸入信號通過模擬域濾波器，除去一部分不需要的頻率部分并且生成經過模擬的信號。經過模擬的信號在一個來自主時鐘的時鐘信號的控制下被采樣，每一份采樣都通過模數轉換器轉換成數字表示。模數轉換器輸出的是一連串數字采樣，形成經過濾波的信號的一種數字域表示。然后，數字流經過數字濾波器的處理，并產生輸出。數字濾波器的目的是進一步除去數字流中不需要的頻率成份。數字濾波器的操作同樣被時鐘信號控制，該時鐘控制信號與模數轉換器的時鐘信號同步。因為太過復雜，在過去的許多實例中，數字濾波器不被采用或是只是發揮簡單一般的作用。

但是，這樣的模數轉換器應用，即便使用十分精確并且因此而十分昂貴的器件，也只能表現出中等的性能。因此，人們需要新的將模擬信號轉換成數字信號的方法。

使用一個過采樣類型轉換器可以改進模數轉換。通過過采樣（采樣模擬信號速率高于奈奎斯特速率【采樣信號頻率的兩倍】），轉換器的許多操作，例如，反鋸齒，量化以及濾波可能得到改善。此外，通過轉換器采樣使得模擬濾波器的部分功能轉化成數字濾波器，這樣，它們在應用中就有更高的精度和增強的集成度（本應用中的“集成的”和“集成”用于描述內置的或者芯片級的部件）。但是，先前的技術沒有考慮到為了能夠使用低精度時鐘信號而將一個過采樣轉換器和一個高階數字濾波器整合在一起。先前的實例總是依賴于頻率準確度相對較高的時鐘信號，而忽視了抑制輸入信號中某些成份的重要性。

另外，先前技術的實例沒有考慮到數字濾波器復雜度的極小增長可以恢復轉換器的抑制能力，即便是使用低精度的參考時鐘。

發明內容：

本發明的一個目的是提供一個利用低精度內部生成時鐘信號的過采樣數據轉換器。

本發明的另一個目的是提供一個數字濾波器復雜度小幅增加的過采樣數據轉換器實例，并且允許轉換器使用低精度內部生成時鐘信號。

本發明的技術解決方案：

本發明提供了一個過采樣模數轉換器。模數轉換器包括一個用于過采樣模擬信號并且產生數字輸出信號的三角調制器，一個用于除去來自數字輸出信號中不需要頻率的高階數字濾波器，一個用于控制三角調制器和高階數字濾波器的低精度內部時鐘發生器。

對比專利文獻：CN200976573Y采樣率轉換器200620154202.2

附圖說明：

圖1所示為一個已知的用于模數轉換的系統的框圖。

圖2所示為一個根據本發明原理的帶有高階數字濾波器的過采樣數據轉換器的框圖。

圖2a所示為一張不同階濾波器濾波響應的表。

圖3所示為一個根據本發明原理的帶有Sinc⁴數字濾波器的過采樣數據轉換器的框圖。

圖4所示為一個根據本發明原理的帶有濾波能力很強的FIR濾波器的過采樣數據轉換器的框圖。

圖5所示為一個根據本發明原理的帶有系統時鐘發生器的過采樣數據轉換器的框圖。

圖6所示為一個根據本發明原理的帶有分頻計數器的過采樣數據轉換器的框圖。

具體實施方式：

先前技術

模數轉換器過去的實例幾乎僅僅是依賴于模擬濾波器來消除不需要的頻率部分。但是，這種方法與其復雜度和較低的集成水平相比效果一般，也就是說，使用當前常規的半導體制造技術很難制造出高精度的模擬部件。

在很久之后的配置中，模數轉換器使用過采樣型轉換器，其大大簡化了系統的濾波條件。此外，作為模擬濾波器濾波操作的替代品，這種方法更注重數字濾波器用于對不需要信號的抑制作用。但是，為了獲得參考頻率需要的精度而在過采樣轉換器中使用高階濾波器可能產生的影響沒有被考慮在內。