[實用新型]一種基于增量調制的模數轉換器

有效

• 申請號: 202021915200.7
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN212486486U
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 王玉軍;胡俊超
• 申請（專利權）人: 成都泰格微波技術股份有限公司
• 主分類號: H03M3/02
• 分類號: H03M3/02
• 代理公司: 成都巾幗知識產權代理有限公司 51260
• 代理人: 邢偉

本實用新型公開了一種基于增量調制的模數轉換器，包括抗混疊濾波器、增量調制器和數字抽取濾波模塊；所述抗混疊濾波器的輸入端接收待轉換的模擬信號，抗混疊濾波器的輸出端與增量調制器連接，所述增量調制器的輸出端通過數字抽取濾波模塊對外輸出得到的數字信號。本實用新型在設計增量調制器時，首先通過第一積分器對輸入信號進行積分，使信號高頻分量幅度下降，減小信號的斜率，然后再進行增量調制，進而有效避免了信號斜率過載的問題；在設計數字抽取濾波模塊時，在高采樣率對數據進行多次級聯累加操作，緊接著通過降采樣的方式進行數據抽取，再進行多次級聯的差分操作，實現了數字濾波與抽取的有效結合，并且能夠保證數據處理的穩定性。

技術領域

本實用新型涉及模數轉換，特別是涉及一種基于增量調制的模數轉換器。

背景技術

在包含Σ-Δ 調制器（也稱綜合增量調制器）的ADC（Σ-ΔADC）中，對于一個連續信號，如果采樣間隔很小，相鄰采樣點間的信號幅度不會變化太大，若將前后兩點的差值進行量化同樣可以代替連續信號所含的信息。增量調制器中，量化器用來對兩次采樣點之間的差值進行量化，并通過積分器則對量化的差值進行求和，以形成最終采樣值。增量調制器的量化噪聲由兩部分構成，即普通量化噪聲和過載量化噪聲。當采樣間隔足夠小，信號幅度變化不超過量化臺階Δ時，量化噪聲為普通量化噪聲。而在一個采樣間隔內，信號幅度變化超過量化臺階，也就是存在斜率過載時，積分器無法跟蹤信號的變化時，量化噪聲為過載噪聲，顯然，信號的斜率過載是影響增量調制器性能；

同時，對于增量調制器輸出的信號，Σ-Δ調制器對量化噪聲整形以后，將量化噪聲移到所關心的頻帶以外，整形的量化噪聲可采用數字濾波器濾除。在Σ-ΔADC中，常常將抽取與數字濾波結合在一起。這樣做可以提高計算效率。眾所周知，有限沖擊響應(FIR)濾波器簡單地對輸入采樣值進行流動加權平均計算(權值大小分別由濾波器的各個系數決定)。在通常情況下，每一個輸入采樣值應對應一個濾波器輸出。然而，如果希望對濾波器輸出進行抽取，即用較低的頻率對濾波器輸出進行重采樣，就沒有必要對每一次采樣輸入都進行濾波輸出計算。在這種情況下，只需按抽取的速率進行計算即可，這樣可以大大提高計算過程的效率。然而，如果使用無限沖擊響應(IIR)濾波器，由于其中含有反饋，因此不能將數字濾波與抽取結合在一起。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于增量調制的模數轉換器，能夠有效避免信號斜率過載對增量調制器的影響，實現了數字濾波與抽取的有效結合，并保證了數據處理的穩定性。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于增量調制的模數轉換器，包括抗混疊濾波器、增量調制器和數字抽取濾波模塊；

所述抗混疊濾波器的輸入端接收待轉換的模擬信號，抗混疊濾波器的輸出端與增量調制器連接，所述增量調制器的輸出端通過數字抽取濾波模塊對外輸出得到的數字信號。

其中，所述增量調制器包括第一積分器、差分放大器、量化器、第二積分器、微分器、第三積分器、1位的DAC；

所述第一積分器的輸入端接入抗混疊濾波器輸出的模擬信號，第一積分器的輸出端與所述差分放大器的同相輸入端連接，差分放大器的輸出端與量化器連接，所述量化器的輸出端分別與第二積分器和第三積分器連接，所述第三積分器的輸出端通過1位的DAC連接到所述差分放大器的反相輸入端，所述第二積分器的輸出端與微分器連接，由所述微分器對外輸出信號，并傳輸給數字抽取濾波模塊。

其中，所述數字抽取濾波模塊包括降采樣器、累加濾波模塊和差分濾波模塊；

所述累加濾波模塊包括多個級聯的累加濾波單元；每一個累加濾波單元均包括加法器和第一低通濾波器；

每一個累加濾波單元中，加法器的第一輸入端與連接到該累加濾波單元的信號輸入端口，加法器的輸出端與第一低通濾波器連接，第一低通濾波器的輸出端與該累加濾波單元的信號輸出端口連接，所述第一低通濾波器的輸出端還與加法器的第二輸出端連接；