专利名称：一种去除数字模拟转换器短时脉冲干扰的电路和使用方法
技术领域：
本发明涉及数字模拟转换器的输出部分，具体是用一种“跟踪/充电”电路去除数字模拟转换器产生的短时脉冲干扰
背景技术：
在R-2R结构的数字模拟转换器中，当数据发生变化时会产生短时脉冲干扰。图1是一个R-2R数字模拟转换器的结构图。其中，由控制信号110-113控制着模拟开关120-123，组成了一个4位的R-2R梯形网络。分辨率为2的4次方，控制信号110为最高有效位，控制信号113为最低有效位。运算放大器101负责将R-2R梯形网络输出的电流转换成电压输出102。当控制信号110-113从“0111”变化为“1000”或者从“1000”变化成“0111”时，二
进制数据只增加了 1，但是所有的位包括最高有效位都发生了变化。而在现实中，所有位的变化不可能完全同步，模拟开关120-123的动作也不可能完全同步，会有一定的时间差异， 这造成了一定的中间态。这个中间态会导致一个较大的短时脉冲干扰。另外，模拟开关120-123在开关切换的时候会产生一些电荷注入。这也会导致一些较小的短时脉冲干扰。所以，在R-2R数字模拟转换器中，当数据发生变化时会产生一些短时脉冲干扰。 这些短时脉冲干扰会使数字模拟转换器输出端102产生噪音。最简单的用于去除短时脉冲干扰的方法是在输出端加一个低通滤波器，滤除掉高频的短时脉冲干扰。但是这种方法不能够完全滤除短时脉冲干扰的能量。而且低通滤波器本身会限制数字模拟转换器的带宽。一个经常用于去除短时脉冲干扰的方法是在数字模拟转换器的输出端加一个“跟踪/保持”电路。如图2A所示的“跟踪/保持”电路200A，当数字模拟转换器100的数据发生变化时，模拟开关201断开，进入“保持”状态，电容202保持着模拟开关201断开之前的电平，运算放大器203缓冲电容202的电平，电路的输出204被保持在之前的电平。这时， 由数字模拟转换器产生的短时脉冲干扰不会影响输出。当数字模拟转换器结束了短时脉冲干扰，模拟开关201闭合，切换回“跟踪”状态。电路的输出端204被跟踪成数字模拟转换器输出端102的数据变化过后的电平。由于“跟踪/保持”电路的切换需要由模拟开关来完成，在切换的时候同样会有电荷注入的问题。一个常用的去除“跟踪/保持”电路中模拟开关电荷注入问题的方法如图 2B所示，在运算放大器203的另一端加上一个相同的模拟开关205和电容206。模拟开关 201和205同时动作，电荷注入同时作用于电容202和206，这样可以做一个差分补偿。虽然“跟踪/保持”电路可以去除数字模拟转换器中的短时脉冲干扰。但由于电容 202的存在使得电路产生过冲现象。如图3所示，在“保持”状态下，数字模拟转换器的输出端102在经过了短时脉冲干扰300后变化到新的电平。然后“保持”状态切换到“跟踪”状态。这时需要驱动电容202跟踪数字模拟转换器输出端102的新电平。驱动电容负载会发生过冲301。这同样会对“跟踪/保持”电路的输出端204产生新的噪音。另外，由于过冲 301的存在，需要有足够的时候等待过冲消失，这增加了数字模拟转换器的稳定时间。
发明内容
本发明的第1个目的是提供了一种“跟踪/充电”电路。它可以用于去除数字模拟转换器的短时脉冲干扰，同时也可以去除“跟踪/保持”电路带来的过冲现象。减少了数字模拟转换器所产生的噪音。本发明的第2个目的是提供了上述“跟踪/充电”电路的使用方法。为实现上述目的，通过以下的技术方案实现“跟踪/充电”电路。电容通过一个模拟开关连接到数字模拟转换器输出端。“跟踪/充电”控制器观察数字模拟转换器输入的数据，当数据发生变化的时候，切换到“充电”状态，断开连接数字模拟转换器输出端和电容的模拟开关，断开后电容保持着断开前的电平，然后通过可变电流源对电容充电/放电，使电容两端的电平变化到近似于数据变化后的电平。当数字模拟转换器的短时脉冲干扰结束， 输出端稳定后，进入“跟踪”状态，闭合连接数字模拟转换器输出端和电容的模拟开关，电容两端的电平被跟踪到数字模拟转换器输出端的电平。由于电容在数字模拟转换器产生短时脉冲干扰的时候被断开，不受到影响，而且被充电/放电到近似于数据变化后的电平，在进入到“跟踪”状态时过冲大大减小。
附图1是背景技术的数字模拟转换器构成图附图2A是背景技术的“跟踪/保持”电路用于数字模拟转换器的构成图附图2B是背景技术基于附图2A，加上对电荷注入的差分补偿后的构成图附图3是背景技术的“跟踪/保持”电路的工作波形示意图附图4是本发明“跟踪/充电”电路的实施例一的构成图附图5是本发明“跟踪/充电”电路的工作波形示意图附图6是本发明“跟踪/充电”电路的实施例二的构成图附图7是本发明“跟踪/充电”电路的实施例三的构成图
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。图4是根据本发明的实施例一的构成图，其中包含“跟踪/充电”电路400A。当数据407需要变化的时候，“跟踪/充电”控制器406断开模拟开关401，进入“充电”状态。 可变电流源405对电容402进行定量的充电/放电，使电容402两端的电平变化到近似于数据变化后的电平，同时，数字模拟转换器100进行变化动作，产生短时脉冲干扰。在数字模拟转换器输出端102稳定后，可变电流源405停止充电，模拟开关401闭合，进入“跟踪” 状态，电容402两端的电平被跟踪到数字模拟转换器输出端102的电平。
图5是“跟踪/充电”电路的工作波形示意图。由于在“充电”状态下，电容402两端的电平已经被充电/放电到近似于数字模拟转换器输出端102变换后的电平，所以，当模拟开关401闭合，工作在“跟踪”状态后，对电容402进行的驱动很小。所以，“跟踪/充电” 电路输出端404的过冲301也会很小。图6是“跟踪/充电”电路的实施例二的构成图。在实施例一的基础上，考虑到模拟开关401在切换的时候会产生电荷注入问题，加入模拟开关408和电容409对模拟开关 401的电荷注入进行差分补偿。模拟开关401，408产生相同的电荷注入，电容402，409的容量也相同。这样，电荷注入在运算放大器403正端和负端的影响相互抵消。输出端404便不会受到电荷注入的影响。图6是“跟踪/充电”电路的实施例三的构成图。这是一个反相方式的“跟踪/充电”电路。在这种方式下，可变电流源405对运算放大器403的负端连接的电容402进行充电/放电，由于运算放大器403的正端通过模拟开关401接地，负端是虚地，电位固定，这样可以使可变电流源405的电路设计更加简单。同样，为了去除电荷注入的不良影响，模拟开关401，408和电容402，409配对，以达到差分补偿的作用。
权利要求
1.一种去除数字模拟转换器短时脉冲干扰的电路，其特征在于包括有“跟踪/充电”控制器，用于提供控制信号用于切换“跟踪”状态和“充电”状态；电容，用于在“跟踪”状态下跟踪到数字模拟转换器输出端的电平；在“充电”状态下被可变电流源充电/放电；可变电流源，连接到电容；运算放大器，输入端连接到电容，输出端缓冲放大电容两端的电平。
2.根据权利要求1所述的去除数字模拟转换器短时脉冲干扰的电路，其特征在于，当数字模拟转换器输出端需要发生变化时，“跟踪/充电”控制器发出控制信号使电路工作在“充电”状态，当数字模拟转换器输出端稳定时，“跟踪/充电”控制器发出控制信号使电路工作在“跟踪”状态。
3.根据权利要求1所述的去除数字模拟转换器短时脉冲干扰的电路，其特征在于，模拟开关在“充电”状态时断开数字模拟转换器输出端和电容的连接，使数字模拟转换器输出端的短时脉冲干扰不会影响到电容，在“跟踪”状态时闭合数字模拟转换器输出端和电容的连接，使电容跟踪到数字模拟转换器输出端的电平。
4.根据权利要求1所述的去除数字模拟转换器短时脉冲干扰的电路，其特征在于，可变电流源在“充电”状态时对电容进行充电/放电，在“跟踪”状态时停止对电容进行充电/放电。
5.根据权利要求1所述的去除数字模拟转换器短时脉冲干扰的电路，其特征在于，运算放大器输入端连接电容，运算放大器输出端缓冲放大电容两端的电平。
6.一种去除数字模拟转换器短时脉冲干扰的电路的使用方法，其特征在于包括以下步骤(1)、“跟踪/充电”控制器观察数字模拟转换器的输入数据，当数据发生变化时，发出控制信号，切换到“充电”状态；O)、在“充电”状态下，模拟开关断开电容和数字模拟转换器输出端的连接，可变电流源对电容进行充电/放电，使电容两端的电平变化到近似于数据变化后的电平；(3)、当数字模拟转换器输出端稳定后，“跟踪/充电”控制器发出控制信号，切换到“跟踪”状态；G)、在“跟踪”状态下，模拟开关闭合电容和数字模拟转换器输出端的连接，使电容两端的电平被跟踪到数字模拟转换器输出端的电平。
全文摘要
本发明公开了一种去除数字模拟转换器短时脉冲干扰的电路和使用方法。“跟踪/充电”控制器提供控制信号用于切换“跟踪”状态和“充电”状态。电容在“跟踪”状态下跟踪到数字模拟转换器输出端的电平，在“充电”状态下被可变电流源充电/放电。可变电流源连接到电容。运算放大器输入端连接到电容，输出端缓冲放大电容两端的电平。本发明减少了数字模拟转换器所产生的噪音。
文档编号H03M1/06GK102571087SQ201210041358
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者诸荩锋 申请人:诸荩锋