[發明專利]比較器以及ΔΣ調制電路

有效

• 申請號: 201710093978.0
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN107104675B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 梶田徹矢;加藤太一郎;手島纮明
• 申請（專利權）人: 阿自倍爾株式會社
• 主分類號: H03M3/00
• 分類號: H03M3/00
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

本發明的比較器以及ΔΣ調制電路降低了比較器的電路規模。比較器(1)包括：差分放大器(10)，其輸出與差分輸入信號(vp、vn)的差對應的信號；以及偏離發生器(11)，其根據數字抖動信號(d0、d1)使所述差分放大器(10)的偏離電壓增減。差分放大器(10)通過第1差分對晶體管(X1、X2)、以及與第1差分對晶體管(X1、X2)并聯配置的第2差分對晶體管(X3、X4)構成，偏離發生器(11)通過與所述第2差分對晶體管(X3、X4)共源共柵連接、并根據所述數字抖動信號(d0、d1)進行ON/OFF操作的第3差分對晶體管(X11、X12)構成。

技術領域

本發明涉及適用于ΔΣ型AD轉換器等的比較器、以及使用該比較器的ΔΣ調制電路。

背景技術

眾所周知，在ΔΣ型AD轉換器中，存在在轉換直流輸入信號時，在特定的輸入信號時會產生被稱為“音頻噪聲”的具有特定頻率的噪聲，從而導致轉換精度惡化的現象。該現象是輸入信號與參照信號的電平比為整數比時產生的現象。

通常，AD轉換器是用數字信號來表示輸入信號與設為比較對象的參照信號的比的電路區塊。ΔΣ型AD轉換器具有所謂的ΔΣ調制電路，即將該輸入信號與參照信號的比作為數字信號的疏密波而輸出的調制電路。ΔΣ調制電路的后段配置有數字濾波器，通過進行平均處理得到多個比特的數位值。

例如在以1bit輸出構成ΔΣ調制電路時，該輸出通過High、Low兩值表示。在輸入信號與參照信號的電平比是整數比1/3的情況下，ΔΣ調制電路生成疏密波的平均也為1/3那樣的圖案。但是，由于在疏密波為1/3那樣的圖案中，ΔΣ調制電路如High→Low→Low→High→····那樣以3次中有1次的比例變為High的輸出，因此該特定頻率會強烈地凸顯。在特定的頻率與輸入信號的頻率接近的情況下，即低頻的頻率的情況下，該特定的頻率無法被后段的數字濾波器中去除。其結果是，該特定頻率相對于轉換結果表現為噪聲。這被稱為音頻噪聲。

在輸入信號隨時間變化的情況下，由于ΔΣ調制電路的疏密波為固定圖案的概率很低，固定圖案的出現時間很短，因此音頻噪聲的影響很少。然而，在將溫度傳感器的輸出等大體不變化的直流輸入信號作為ΔΣAD轉換器的輸入信號的情況下，音頻噪聲會左右AD轉換器的轉換結果等性能的情況較多。

以往，為了去除該音頻噪聲，已知注入“抖動信號”是有效的。抖動信號是指對輸入信號假性地使噪聲重疊的信號。具體地說，得到一種使數字電路中產生偽隨機信號作為抖動信號，并使該偽隨機信號和AD轉換器的輸入信號相加的方法。由于偽隨機信號的平均值極其接近于零，因此對輸入信號的影響很少。如果在輸入信號上加上這樣的偽隨機信號的話，即使輸入信號是固定值，由于施加于AD轉換器的信號變得隨時間變化，因此能夠抑制音頻噪聲的產生。

因為再現性、穩定性的關系，在模擬電路中生成設為抖動信號的偽隨機信號是非常困難的。因此，已知存在通過使用了多個觸發器與反饋電路的被稱為PN(Pseudo Number偽隨機碼)符號產生電路的數字電路生成偽隨機信號的方法。但是，數字信號相對于被輸入至AD轉換器的模擬輸入信號來說信號電平(例如電壓電平)極大。因此，如果將在數字電路中生成的數字抖動信號、即偽隨機信號保持原樣地與AD轉換器的輸入信號相加，則無法正確地轉換本來的AD轉換器的輸入信號。因此，在現有技術中，采用如下方法：將數字電路生成的數字抖動信號暫時替換為使信號電平衰減等而成的模擬信號并生成模擬抖動信號，之后，與AD轉換器的輸入信號相加。

然而，在現有技術中，將數字抖動信號轉換為模擬信號時的衰減率、即模擬抖動信號的信號電平需要通過摸索來確定。此外，需要準備從數字抖動信號轉換為模擬抖動信號的轉換電路其本身，存在電路規模、成本方面的問題。