专利名称：积分器、谐振器以及过采样a/d转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及积分器，尤其涉及适于连续时间型Δ Σ调制器的积分器。
背景技术：
过采样A/D转换器被广泛应用于通信设备的调谐器(front end)和音频信号的 转换等方面，对于当前的通信、视频、音频信号处理电路，其是必要的电路技术。一个过采 样A/D转换器中拥有具备了连续时间型滤波器的连续时间型Δ Σ A/D转换器(CTDS-ADC: Continuous Time Delta-SigmaA/D Comverter)(例如，参照非专利文献 1、2)。在一般的CTDS-ADC中，输入信号经由级联连接的η个积分器(连续时间型滤波 器)并通过量子化装置进行量子化。量子化装置的数字输出由η个D/A转换器转换成模拟 电流信号后，被反馈给η个积分器中的每一个。在CTDS-ADC中，因为在模拟电路部分不含 有开关，所以，可实现低电压化。另外，使用采样滤波器的情况下通常必要的前置滤波器，在 CTDS-ADC中是不需要的。从这点来看，CTDS-ADC适用于通信系统，近年从事应用开发的研 究较为盛行。非专禾Ij 文献 1 =Richard Schreier and Bo Bang, "Delta—Sigma ModulatorsEmploying Continuous-Time Circuitry," IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS ANDSYSTEMS—I FUNDAMENTAL THEORY AND APPLICATIONS, VOL. 43，NO. 4，APRIL 1996非专禾Ij文献 2 :Xuefeng Chen et al.，“A 18mff CT Δ Σ Modulator with 25MHzBandwidth for Next Generation Wireless Applications，，，IEEE 2007Custom IntergratedCircuits Conference,2007在CTDS-ADC中，为了提高分辨率和SN性能，需要增加为了除去量子化噪声的滤波 次数，因此，需要与该次数对应的运算放大器。即，为了提高CTDS-ADC的性能，必须使用多 个运算放大器。但是，增加运算放大器的个数将会导致电路规模的增大以及功耗的增加，这 将成为应用于便携式通信设备等的系统LSI的性能提高的障碍。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种通过一个运算放大器来发挥高次积 分特性的积分器。进而，其目的在于提供一种利用这种积分器的谐振器和时间连续型过采 样A/D转换器。为了解决上述课题，本发明采取了下列技术手段。即，本发明的积分器具有运算 放大器；第1滤波器，其与运算放大器的反相输入端连接；和第2滤波器，其被连接在运算 放大器的反相输入端和输出端之间。在此，第1滤波器具有串联连接的η个电阻元件、以及 一端与上述电阻元件的各连接点连接而另一端接地的η-1个电容元件。第2滤波器具有串 联连接的η个电容元件、以及一端与电容元件的各连接点连接而另一端接地的η-1个电阻 元件。其中，η为2以上的整数。由此，通过使第1滤波器中的电阻元件、电容元件以及第2滤波器中的电阻元件、电容元件的各元件值之间满足规定的关系，该积分器的传递函数则在其分母及分子中从 S(S是拉普拉斯算子)到Sn-1为止的各项都被消除而只剩下l/sn。即，利用一个运算放大器 可构成η次积分器。上述积分器优选还具有第3滤波器，该第3滤波器至少具有与第1滤波器并联连 接的电阻元件及电容元件中的其中一个。基于此，第3滤波器在该积分器的输入和运算放 大器的反相输入端之间作为前馈通路而发挥作用。由此，使该积分器的输出中产生0次、1 次及2次积分成分。如果在上述的积分器中追加在第1滤波器中的电阻元件的连接点的至少1个与运 算放大器的输出端之间所连接的至少一个Gm元件或电阻元件，就可构成谐振器。另外，本发明的过采样A/D转换器具有上述的积分器；量子化装置，其对积分器 的输出进行量子化；η-1个D/A转换器，将量子化装置的数字输出转换成电流信号并向第1 滤波器中的电阻元件的各连接点进行反馈；以及η-1个D/A转换器，将量子化装置的数字输 出转换成电流信号并向第2滤波器中的电容元件的各连接点进行反馈。或者，本发明的过 采样A/D转换器具有上述的积分器；量子化装置，其对积分器的输出进行量子化；η-1个 D/A转换器，将量子化装置的数字输出转换成电流信号并向第1滤波器中的电阻元件的各 连接点进行反馈；以及D/A转换器，其将量子化装置的数字输出转换成电流信号并向运算 放大器的反相输入端进行反馈。或者，本发明的过采样A/D转换器具有具备上述第3滤波 器的积分器；量子化装置，其对积分器的输出进行量子化；D/A转换器，将量子化装置的数 字输出转换成电流信号并向积分器的输入侧进行反馈。这些过采样A/D转换器能够发挥比 运算放大器的个数更高次数的滤波特性。另外，如果在上述过采样A/D转换器中追加有在第1滤波器中的电阻元件的连接 点的至少一个与运算放大器的输出端之间所连接的至少一个Gm元件或电阻元件，则可发 挥在量子化噪声的传输特性上持有零点的滤波特性。(发明的效果)根据本发明，可得到小型、低功耗的η次积分器及η次谐振器。而且，可实现高分 辨率、高S N比的过采样A/D转换器的小型化及低功耗化。
图1是第1实施方式的积分器的构成图。
图2是第2实施方式的积分器的构成图。
图3是第3实施方式的积分器的构成图。
图4是第4实施方式的过采样A/D转换器的构成图。
图5是第5实施方式的过采样A/D转换器的构成图。
图6是第6实施方式的过采样A/D转换器的构成图。
图7是表示图6所示的本发明的谐振器的过度响应的模拟结果的曲线图。
图8是第7实施方式的过采样A/D转换器的构成图。
图9是表示图8所示的本发明的谐振器的过度响应的模拟结果的曲线图。
图10是第8实施方式的过采样A/D转换器的构成图。
图11是第9实施方式的过采样A/D转换器的构成图。
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图中，10-积分器，10A、10A’-谐振器，11_运算放大器，12-滤波器(第1滤波器)， 121-电阻元件，122-电容元件，13-滤波器(第2滤波器)，131-电容元件，132-电阻元件， 14-滤波器(第3滤波器)，141-电阻元件，142-电容元件，15_Gm元件，16-电阻元件，20-量 子化装置，30-D/A转换器，40-D/A转换器。
具体实施例方式以下，参照附图来说明实施本发明的最佳方式。(第1实施方式)图1表示第1实施方式的积分器的构成。该积分器10具有运算放大器11、与运 算放大器11的反相输入端连接的滤波器12、被连接在运算放大器11的反相输入端和输出 端之间的滤波器13。滤波器12是2次低通滤波器，其具备了 串联连接的2个电阻元件 121 ；以及一端连接在这些电阻元件的连接点上、另一端接地的电容元件122。滤波器13是 2次高通滤波器，具备有串联连接的2个电容元件131 ；以及一端连接在这些电容元件的 连接点上、另一端接地的电阻元件132。在积分器10中，输入电压为Vin，输出电压为Vout，电阻元件121的电阻值为R1, 电容元件122的电容值为C1,电阻元件132的电阻值为&，电阻元件121和电容元件122间 的连接点的电压为V1,电容元件131和电阻元件132间的连接点的电压为V2时，可导出以 下的节点方程式，在此，s是拉普拉斯算子。(数式1)
权利要求
1.一种积分器，其特征在于，具有 运算放大器；第1滤波器，其与上述运算放大器的反相输入端连接；和第2滤波器，其被连接在上述运算放大器的反相输入端和输出端之间，其中，上述第1滤波器具有串联连接的η个电阻元件、以及一端与上述电阻元件的各连接点 连接而另一端接地的η-1个电容元件，η为2以上的整数；上述第2滤波器具有串联连接的η个电容元件、以及一端与上述电容元件的各连接点 连接而另一端接地的η-1个电阻元件。
2.根据权利要求1所述的积分器，其特征在于具有第3滤波器，该第3滤波器至少具有与上述第1滤波器并联连接的电阻元件及电 容元件中的其中一个。
3.根据权利要求1或2所述的积分器，其特征在于 上述电阻元件的任何一个均为开关电容电路。
4.一种谐振器，其特征在于， 具有权利要求1 3中任意一项所述的积分器；以及在上述第1滤波器中的上述电阻元件的连接点的至少一个与上述运算放大器的输出 端之间所连接的至少一个Gm元件或电阻元件。
5.一种过采样A/D转换器，其特征在于，具有 权利要求1所述的积分器；量子化装置，其对上述积分器的输出进行量子化；η-1个D/A转换器，将上述量子化装置的数字输出转换成电流信号并向上述第1滤波器 中的上述电阻元件的各连接点进行反馈；以及η-1个D/A转换器，将上述量子化装置的数字输出转换成电流信号并向上述第2滤波器 中的上述电容元件的各连接点进行反馈。
6.一种过采样A/D转换器，其特征在于，具有 权利要求1所述的积分器；量子化装置，其对上述积分器的输出进行量子化；η-1个D/A转换器，将上述量子化装置的数字输出转换成电流信号并向上述第1滤波器 中的上述电阻元件的各连接点进行反馈；以及D/A转换器，其将上述量子化装置的数字输出转换成电流信号并向上述运算放大器的 反相输入端进行反馈。
7.—种过采样A/D转换器，其特征在于，具有 权利要求2所述的积分器；量子化装置，其对上述积分器的输出进行量子化；以及D/A转换器，其将上述量子化装置的数字输出转换成电流信号并向上述积分器的输入 侧进行反馈。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的过采样A/D转换器，其特征在于具有在上述第1滤波器中的上述电阻元件的连接点的至少一个与上述运算放大器的 输出端之间所连接的至少一个Gm元件或电阻元件。
全文摘要
本发明提供一种积分器(10)。该积分器(10)具有运算放大器(11)；第1滤波器(12)，其与运算放大器的反相输入端连接；和第2滤波器(13)，其被连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。第1滤波器(12)具有串联连接的n个电阻元件(121)、以及一端与电阻元件的各连接点连接而另一端接地的n-1个电容元件(122)。第2滤波器(13)具有串联连接的n个电容元件(131)、以及一端与电容元件的各连接点连接而另一端接地的n-1个电阻元件(132)。
文档编号H03H7/06GK102067457SQ20098011383
公开日2011年5月18日 申请日期2009年3月16日 优先权日2008年4月28日
发明者三谷阳介, 松川和生, 森江隆史, 道正志郎, 高山雅夫 申请人:松下电器产业株式会社