专利名称：德尔塔西格玛调制器、积分器、及无线通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及搭载了积分器的德尔塔西格玛调制器。
背景技术：
现在，作为Α/D变换器而广泛使用德尔塔西格玛调制器。利用了德尔塔西格玛调制器的Α/D变换器通过噪声整形技术及过采样技术，较之尼奎斯特(Nyquist)Α/D变换器而具有高精度且低功耗的特征。其中，连续时间型德尔塔西格玛调制器在频带及动作速度方面尤为优异。在一般的连续时间型德尔塔西格玛调制器中，输入信号通过级联连接的多个模拟积分器(连续时间型滤波器)之后由量化器进行量化。并且，量化器的输出由D/Α变换器变换为模拟电流信号之后向积分器进行负反馈(例如，参照非专利文献1、2)。为了提高德尔塔西格玛调制器的精度，需要提高连续时间型滤波器的级数从而去除量化噪声。其中只要对与滤波器级数相应个数的积分器进行级联连接即可，但是却需要更多的运算放大器，从而引起了功耗及芯片面积增大的问题。因此，希望在德尔塔西格玛调制器中使用由一个运算放大器实现高次的传输函数的积分器。为此，通过在运算放大器的反相输入部分及负反馈部分分别设置高次的RC低通滤波器及RC高通滤波器，从而构成以一个运算放大器来发挥高次的积分特性的积分器，进而通过将量化器的输出负反馈至各滤波器的各中间节点，从而实现了小型且低功耗的德尔塔西格玛调制器(例如，参照专利文献I)。在先技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2009/133653号单行本非专利文献非专利文献1:Steven R.Norsworthy, Richard Schereier and GaborC.Temes, " Delta-Sigma Data Converters Theory, Design, and Simulation, " IEEEpress，1997，pp.1-6非专利文献2:Η.Inose，Υ.Yasuda，" A Unity Bit Coding Method by NegativeFeedback，" Proceedings of the IEEE，Vol.51，N0.11，Nov.1963，pp.1524-153
发明内容
发明要解决的课题在上述改良型的德尔塔西格玛调制器中，为了获得高次的积分特性，在运算放大器的反相输入部分需要高次的RC低通滤波器。但是，由于电容元件的面积大，因此积分器、甚至德尔塔西格玛调制器整体的电路面积会变大。此外，不仅需要多个向RC低通滤波器的中间节点负反馈量化器的输出的D/Α变换器，而且与电位不稳定的中间节点连接的D/Α变换器的设计也较为困难。
鉴于上述问题，本发明的课题在于提供一种更小型且低功耗的德尔塔西格玛调制器。此外，本发明的课题还在于提供一种适合于这种德尔塔西格玛调制器的积分器。用于解决课题的技术方案为了解决上述课题，本发明采取如下的技术方案。德尔塔西格玛调制器例如具备:具有运算放大器的积分器、对积分器的输出进行量化的量化器、将量化器的数字输出变换为电流信号并负反馈至运算放大器的反相输入端的第一 D/Α变换器、将积分器的输入信号前馈至量化器的输入端的前馈路径、和将量化器的数字输出变换为电流信号并负反馈至量化器的输入端的第二 D/Α变换器，优选还具备构成为能使运算放大器的反相输入端、非反相输入端及输出端、以及公共节点短路的开关电路。或者，德尔塔西格玛调制器例如具备:具有运算放大器的积分器、对积分器的输出进行量化的量化器、将量化器的数字输出变换为电流信号并负反馈至运算放大器的反相输入端的D/Α变换器、构成为能使运算放大器的反相输入端、非反相输入端及输出端、以及公共节点短路的开关电路。此外，将η设为2以上的整数，积分器例如具有:电阻元件，一端与该积分器的输入信号连接、且另一端与运算放大器的反相输入端连接；η个电容性电路，在运算放大器的反相输入端与输出端之间彼此串联连接；和η-1个电阻元件，各自的一端与电容性电路彼此的连接点连接、且另一端与公共节点连接。再者，η个电容性电路中的至少一个可以具有彼此串联连接的电容元件及电阻元件，还可以具有与彼此串联连接的电容元件及电阻元件进行并联连接的电容元件。发明效果根据本发明，使用I个运算放大器以及I个或2个D/Α变换器能够构成呈现出η次滤波特性的德尔塔西格玛调制器，能够实现德尔塔西格玛调制器的小型化及低功耗化。再有，由于量化器的输出的负反馈目的地是电位稳定的运算放大器的虚拟接地点，因此D/A变换器的设计变得容易。
图1是第一实施方式涉及的德尔塔西格玛调制器的构成图。图2是变形例涉及的积分器的构成图。图3是变形例涉及的积分器的构成图。图4是第二实施方式涉及的德尔塔西格玛调制器的构成图。图5是变形例涉及的德尔塔西格玛调制器的构成图。图6是变形例涉及的德尔塔西格玛调制器的构成图。图7是一实施方式涉及的无线通信装置的构成图。
具体实施例方式(第一实施方式)图1表示第一实施方式涉及的德尔塔西格玛调制器的构成。积分器I对该德尔塔西格玛调制器中输入的模拟电压Vin进行积分。对于积分器I的具体构成在后面叙述。量化器2对积分器I的输出进行量化。D/Α变换器3将量化器2的数字输出Dout变换为模拟电流信号，向积分器I中的运算放大器10的反相输入端进行负反馈。前馈路径4绕过积分器1，将Vin前馈至量化器2的输入端。通过设置前馈路径4，由于仅量化噪声通过积分器1，因此能够缓和运算放大器10所要求的线性特性、动态范围等。D/Α变换器5将Dout变换为模拟电流信号，负反馈至量化器2的输入端。S卩、在积分器I的输出上相加由前馈路径4前馈的信号及D/Α变换器5的输出信号。再者，在图1的例子中，使用电阻元件来对这些信号进行相加，但是信号相加方法并不限定于此。在积分器I中，运算放大器10的非反相输入端与公共节点连接，在反相输入端经由电阻元件11而被输入Vin。在运算放大器10的输出端与反相输入端之间的负反馈部分插入了彼此串联连接的3个电容性电路12。在电容性电路12彼此的二个连接点与公共节点之间分别连接电阻元件13。积分器I中的电容性电路12如图1所示那样可由I个电容元件121构成。或者，任一个电容性电路12也可以由彼此串联连接的电容元件及电阻元件构成。图2表示由彼此串联连接的电容元件121及电阻元件122构成图1的积分器I中的左端的电容性电路12的变形例。通过追加电阻元件122，从而能够补充运算放大器10的频带不足，能够降低运算放大器10的功耗。当在电容性电路12中追加电阻元件122时，有可能在D/Α变换器3的输出电流中产生振铃(ringing)。因此，如图3所示，在电容元件121及电阻元件122可以并联连接电容元件123。通过追加电容元件123，由此能够抑制该振铃，从而使得积分器I的输出特性
变得良好。返回至图1，在将电阻元件11的电阻值设为R1，将电阻元件13的电阻值从图左侧开始设为R2、R3，将电容元件121的电容值从图左侧开始设为Cp C2, C3，将积分器I的输出电压设为Vout时，积分器I的传输函数由下式表示。其中，s是拉普拉斯运算符。由该传输函数可知，积分器I由一个运算放大器10发挥3次积分特性。[式1]
权利要求
1.一种德尔塔西格玛调制器，其特征在于，具备: 积分器，具有运算放大器； 量化器，对所述积分器的输出进行量化； 第一 D/Α变换器，将所述量化器的数字输出变换为电流信号，向所述运算放大器的反相输入端进行负反馈； 前馈路径，将所述积分器的输入信号前馈至所述量化器的输入端；和第二 D/Α变换器，将所述量化器的数字输出变换为电流信号，向所述量化器的输入端进行负反馈， 将η设为2以上的整数，所述积分器具有: 电阻元件，一端与该积分器的输入信号连接、且另一端与所述运算放大器的反相输入端连接； η个电容性电路，在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间彼此串联连接；和η-1个电阻元件，各自的一端与所述电容性电路彼此的连接点连接、且另一端与公共节点连接。
2.根据权利要求1所述的德尔塔西格玛调制器，其特征在于， 所述德尔塔西格玛调制器具备开关电路，该开关电路构成为能使所述运算放大器的反相输入端、非反相输入端及输出端、以及所述公共节点短路。
3.一种德尔塔西格玛调制器，其特征在于，具备: 积分器，具有运算放大器； 量化器，对所述积分器的输出进行量化； D/Α变换器，将所述量化器的数字输出变换为电流信号，向所述运算放大器的反相输入端进行负反馈；和 开关电路，构成为能使所述运算放大器的反相输入端、非反相输入端及输出端、以及所述公共节点短路， 将η设为2以上的整数，所述积分器具有: 电阻元件，一端与该积分器的输入信号连接、且另一端与所述运算放大器的反相输入端连接； η个电容性电路，在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间彼此串联连接；和η-1个电阻元件，各自的一端与所述电容性电路彼此的连接点连接、且另一端与公共节点连接。
4.根据权利要求1及3的任一项所述的德尔塔西格玛调制器，其特征在于， 所述η个电容性电路中的至少一个具有彼此串联连接的电容元件及电阻元件。
5.根据权利要求4所述的德尔塔西格玛调制器，其特征在于， 所述η个电容性电路中的至少一个具有与所述彼此串联连接的电容元件及电阻元件进行并联连接的电容元件。
6.一种积分器，其特征在于，具有运算放大器， 将η设为2以上的整数，所述积分器具有: 电阻元件，一端与该积分器的输入信号连接、且另一端与所述运算放大器的反相输入端连接；η个电容性电路，在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间彼此串联连接；和η-1个电阻元件，各自的一端与所述电容性电路彼此的连接点连接、且另一端与公共节点连接， 所述η个电容性电路中的至少一个具有彼此串联连接的电容元件及电阻元件。
7.根据权利要求6所述的积分器，其特征在于， 所述η个电容性电路中的至少一个具有与所述彼此串联连接的电容元件及电阻元件进行并联连接的电容元件。
8.一种无线通信装置，其特征在于，具备: 权利要求1及3的任一项所述的德尔塔西格玛调制器；和 对所述德尔塔西格玛调制 器的输出进行处理的数字基带处理部。
全文摘要
本发明的德尔塔西格玛调制器具备积分器(1)，具有运算放大器(10)；量化器(2)，对积分器的输出进行量化；第一D/A变换器(3)，将量化器的数字输出变换为电流信号，向运算放大器的反相输入端进行负反馈；前馈路径(4)，将积分器的输入信号前馈至量化器的输入端；和第二D/A变换器(5)，将量化器的数字输出变换为电流信号，向量化器的输入端进行负反馈。积分器(1)具有电阻元件(11)，一端与该积分器的输入信号连接、且另一端与运算放大器的反相输入端连接；n个电容性电路(12)，在运算放大器的反相输入端与输出端之间彼此串联连接；和n-1个电阻元件(13)，各自的一端与电容性电路彼此的连接点连接、且另一端与公共节点连接。
文档编号H03M3/02GK103081363SQ201180042958
公开日2013年5月1日 申请日期2011年4月28日 优先权日2010年9月7日
发明者小畑幸嗣, 松川和生, 三谷阳介, 道正志郎 申请人:松下电器产业株式会社