[發(fā)明專利]一種離散與連續(xù)混合型的高精度單比特數(shù)模轉換電路

有效

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• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112332851B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設計）人: 秦文輝;盛云
• 申請（專利權）人: 蘇州納芯微電子股份有限公司
• 主分類號: H03M1/66
• 分類號: H03M1/66
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 沈曉敏

本發(fā)明公開了一種離散與連續(xù)混合型的高精度單比特數(shù)模轉換電路，包括第一級積分器和第二級積分器，所述第一級積分器的輸出端與所述第二級積分器的輸入端連接，所述第一級積分器為離散型SC積分器，所述第二級積分器為連續(xù)型RC積分器；所述第一級積分器的輸入端連接數(shù)字信號輸入電路，所述第二級積分器的輸出端為模擬信號輸出端。本發(fā)明結合了時間離散型SC積分器和時間連續(xù)型RC積分器的優(yōu)點，解決了SC積分器的壓擺問題和RC積分器時鐘抖動引入噪聲的問題，同時，SC或RC積分器不需要使用額外電路進行補償。

技術領域

本發(fā)明屬于模數(shù)混合電路領域，具體涉及一種離散與連續(xù)混合型的高精度單比特數(shù)模轉換電路。

背景技術

隔離放大器通常由調制電路和解調電路兩部分組成。調制電路將模擬信號轉換為調制信號傳送過隔離帶到達副邊，副邊的解調電路將調制信號轉換為模擬信號實現(xiàn)了具有隔離能力的放大器。該調制電路和解調電路最普遍的結構是單比特(sigma-delta)模數(shù)轉換器(ADC)和單比特數(shù)模轉換器(DAC)，該結構有很好的線性度和很低的噪聲，抗干擾能力強。其中單比特數(shù)模轉換器有離散型和連續(xù)型兩種。

如圖1a所示的離散型數(shù)模轉換器，由開關電容(Switch Capacitor,SC)積分器實現(xiàn)。積分器輸入根據(jù)數(shù)字信號x(t)選擇接正參考電壓Vrefp和負參考電壓Vrefn實現(xiàn)數(shù)模轉換。該結構對時鐘抖動不敏感，可實現(xiàn)很高的信噪比。是DAC的主流實現(xiàn)方法。參照圖1b，開關電容DAC面臨壓擺(slewing)問題及由采樣帶來的spur問題，通過合理的設計，可以降低它們對線性度的影響，但是它們對增益帶來的影響還是存在。隔離放大器對增益精度要求很高，但該結構的增益精度不夠好，尤其是溫度變化會影響放大器的壓擺率，從而影響增益，使得該結構的增益溫漂大。

如圖2所示，連續(xù)型數(shù)模轉換器，由RC積分器實現(xiàn)。積分器輸入根據(jù)數(shù)字信號x(t)選擇接正參考電壓Vrefp和負參考電壓Vrefn實現(xiàn)數(shù)模轉換。該結構對放大器帶寬和壓擺率要求都很低，沒有壓擺率建立問題和spur問題，線性度好，增益精度高。但該結構對時鐘抖動和x(t)＝1或0的時間長度敏感，時鐘抖動會引入帶內(nèi)噪聲，單個x(t)＝1的時長如果與單個x(t)＝0的時間不同，會引入失調電壓。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種新型的DAC電路其能夠避免開關電容積分器的壓擺問題和spur問題，并能夠避免時鐘抖造成RC積分器帶入噪聲。

為此本發(fā)明提供一種離散與連續(xù)混合型的高精度單比特數(shù)模轉換電路，包括第一級積分器和第二級積分器，所述第一級積分器的輸出端與所述第二級積分器的輸入端連接；所述第一級積分器為離散型SC積分器，所述第二級積分器R為連續(xù)型RC積分器；所述第一級積分器的輸入端連接數(shù)字信號輸入電路D，所述第二級積分器的輸出端為模擬信號輸出端。

作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述第一級積分器包括斬波放大器、采樣電容組、積分電容組、采樣開關組和積分開關組；所述積分電容組包括連接在斬波放大器負輸入端和正輸出端的第一積分電容和連接在斬波放大器正輸入端和負輸出端的第二積分電容；所述采樣電容組包括第一采樣電容和第二采樣電容，采樣開關組串聯(lián)第一采樣電容和第二采樣電容形成與對參考電平的采樣回路；所述積分開關組將所述第一采樣電容跨接在第一級積分器的負輸入端和第二級積分器的正輸出端，所述積分開關組將所述第二采樣電容跨接在第一級積分器的正入端和第二級積分器RC2的負輸出端。

作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述采樣開關組包括連接第一采樣電容和第二采樣電容的第一采樣開關、用于連接第一采樣電容和數(shù)字輸入電路的第二采樣開關、用于連接第二采樣電容和數(shù)字輸入電路的第三采樣開關。

作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述積分開關組包括連接第一采樣電容和斬波放大器負輸入端的第一積分開關、連接第一積分電容和第二級積分器正輸出端的第二積分開關、連接第二采樣電容和斬波放大器正輸入端的第三積分開關；連接第二采樣電容和第二級積分器負輸出端的第四積分開關。