一种直流偏置的过采样数模转换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一个过采样模数转换器。更特别的是，本发明涉及的方法和装置用于 提高直流电流的偏置和过采样模数转换器的偏置漂移特性。
【背景技术】
[0002] 将一个连续模拟信号转换成一个离散数字表示需要抗混叠滤波，采样和量化。一 个抗混叠滤波器确保模拟输入信号频带限制在采样之前。在离散时间间隔7=^，一个采 於 样器采样滤波输入信号，Fs是采样频率。采样频率至少是滤波模拟输入信号带宽的2倍。 一个量化器将样本转变成一组离散的值。传统的数模转换器执行采样和量化，而单独的分 立元件或集成电路执行抗混叠。
[0003] 相反，过采样数模转换器在比率NFS采样一个模拟输入信号，该个比率是模拟输 入信号带宽的2倍的好多倍。一个过采样转换器包括一个抗混叠滤波器、一个采样和量化 器和一个数字滤波器。在提高了的NFS时，该采样和量化器工作。数字滤波器又叫抽取器， 提供低通滤波给抑制信号，该低通滤波大于采样比率减小到预期的比率Fs，并且低于 Kur 采样比率。由于较高的输入采样比率，过采样转换器比传统的转换器有更少的抗混叠滤波 要求。此外，较低的过采样转换器量化噪声功率，与传统的转换器相比提高了信噪比。
[0004] 过采样数模转换器的一个关键要求是低直流偏置。如果一个过采样数模转换器的 输入是零，转换器理想的输出是对应于零的数字码。由于元件不匹配，一个真正的数模转换 器零输入的输出是一个数字码，该个数字码不是零。转换器的输入直流偏置是导致数模转 换器产生零输出的直流输入信号。该转换器的直流偏置可能随时间和温度的变化而变化。 该种现象通常被称为"漂移"。过采样数模转换器的另一个要求是随时间和温度的低漂移。
[0005] 先前的技术已用于提高数模转换器的直流偏置特性，运用斩波稳定放大器减小了 转换器的总体直流偏置。
[0006] 然而，非理想的斩波放大器开关使直流偏置和漂移与斩波频率成正比，与A-2 调制器的高采样频率一致。虽然数字校准技术可W用来消除残余的直流偏置，该种校正漂 移技术是无效的。此外，当转换器的分辨率提高时，A-2调制器的采样频率可能会增加。 然而，该样的增加要求斩波频率也增加，从而增加剩余偏置和漂移。
[0007] 如果斩波频率^^!1^等于^|^，^^^虑波器和抽取器20的输出端提供的连续的 采样X(n)是模拟信号(Fjy+Pgj)和的数字表示，Ks是缓冲放大器14和A-2调 制器16的输入参考偏置。例如，X(n) n=0,-1,-2,-3,-4,可W表示成：
【主权项】
1. 一种直流偏置的过采样数模转换器，其特征是：一个将输入端口的模拟输入转换成 输出端口的数字输出，该电路包括：一个将输入I禹合到输入端的模拟斩波电路，并且在第一 预定率/_?提供一个输出；一个将输入耦合到模拟斩波电路的量化电路，并且在一个第二 预定率提供一个输出；一个第一数字滤波器和一个将输入稱合到量化电路的第一抽取 器，并且在一个速率/pmtf除以M处提供一个输出；一个第二数字滤波器，该滤波器有一个输 入奉禹合到第一数字滤波器和第一抽取器的输出；一个第二抽取器，该抽取器有一个输入奉禹 合到第二数字滤波器的输出，并且在速率除以M的P次方提供数字输出。
2. 根据权利要求1所述的一种直流偏置的过采样数模转换器，其特征是：该量化器是 一个Δ-Σ调节器；该量化器是一个单比特Δ-Σ调节器；该量化器是一个多比特Δ-Σ调节器； 该量化器是一个逐步逼近量化器；该量化器是一个动态量化器；该量化器是一个流水线量 化器；第一预定频率/_?等于第二预定频率/_?除以M的平方；Ρ=2 ;-个将一对差分输入 端的差分模拟输入转换成输出端的数字输出，该电路包括：一个交叉耦合开关，该交叉耦合 开关有一个第一输入耦合到差分输入端的其中一个端口，一个第二输入耦合到差分输入端 的另一个端口，在第一预定率乂^处提供一个差分输入；一个量化电路有一个差分输入耦 合到模拟斩波电路的差分输出，并且在第二预定率处提供一个输出；一个第一数字滤 波器和一个将输入耦合到量化电路输出的第一抽取器，并且在一个比率/_?除以M处提供 一个输出；一个第二数字滤波器有一个耦合到第一数字滤波器和第一抽取器的输出；一个 第二抽取器有一个输入耦合到第二数字滤波器的输出，并且在比率除以M的p次方提 供数字输出。
3. 根据权利要求2所述的一种直流偏置的过采样数模转换器，其特征是：该量化器 是一个Δ - Σ调节器；该量化器是一个单比特Δ - Σ调节器；该量化器是一个多比特Δ - Σ调 节器；该量化器是一个逐步逼近量化器；该量化器是一个动态量化器；该量化器是一个流 水线量化器；第一预定频率乂_等于第二预定频率除以M的平方；Ρ=2 ;-个将输入端 口的差分模拟输入转换成输出端口的数字输出，该电路包括：一个数字模拟器有一个第一 输入I禹合到输出端，并且在第一预定比率提供一个输出；一个将输入稱合到模拟斩 波电路的量化电路，并且在一个第二预定率提供一个输出；一个第一数字滤波器和一 个将输入I禹合到量化电路的第一抽取器，并且在一个速率Λ?Μ?除以M提供一个输出；一个 第二数字滤波器，该滤波器有一个输入耦合到第一数字滤波器和第一抽取器的输出；一个 第二抽取器，该抽取器有一个输入耦合到第二数字滤波器的输出，并且在速率除以M 的P次方提供数字输出。
4. 根据权利要求3所述的一种直流偏置的过采样数模转换器，其特征是：该量化器是 一个Δ-Σ调节器；该量化器是一个单比特Δ-Σ调节器；该量化器是一个多比特Δ-Σ调节器； 该量化器是一个逐步逼近量化器；该量化器是一个动态量化器；该量化器是一个流水线量 化器；第一预定频率等于第二预定频率除以M的平方；Ρ=2 ;-个将一对差分输入 端的差分模拟输入转换成输出端的数字输出，该电路包括：一个多路转换器，该多路转换器 有一个第一输入耦合到差分输入端的其中一个端口，一个第二输入耦合到差分输入端的另 一个端口，在第一预定率乂^处提供一个差分输入；一个量化电路有一个差分输入耦合到 模拟斩波电路的差分输出，并且在第二预定率处提供一个输出；一个第一数字滤波器 和一个将输入f禹合到量化电路输出的第一抽取器，并且在一个比率為_?除以M处提供一个 输出；一个第二数字滤波器有一个耦合到第一数字滤波器和第一抽取器的输出；一个第二 抽取器有一个输入耦合到第二数字滤波器的输出，并且在比率除以M的p次方提供数 子输出。
5. 根据权利要求1所述的一种直流偏置的过采样数模转换器，其特征是：一个将输入 端的模拟输入转换成输出端的数字输出的方法，该方法包括：在第一预定比率Λ*#，用一个 斩波信号来截断模拟信号以提供一个斩波信号；在第二预定比率/#_，量化斩波信号来提 供一个量化信号；数字过滤量化信号来提供一个第一滤波信号；在比率除以Μ，用因子 M抽取第一滤波信号来提供一个第一抽取信号；数字过滤第一抽取信号来提供一个第二滤 波信号；在比率?除以M的ρ次方，用因子ρ来抽取第二滤波信号以提供数字输出；量化 步骤包括通过使用Δ - Σ调节器，量化斩波信号；量化步骤包括通过使用单比特Δ - Σ调节器， 量化斩波信号；量化步骤包括通过使用多比特Δ-Σ调节器，量化斩波信号；量化步骤包括通 过逐步逼近量化器，量化斩波信号；量化步骤包括通过动态量化器，量化斩波信号；量化步 骤包括流水线量化器，量化斩波信号；第一预定频率上_等于第二预定频率/_^除以M的平 方；Ρ=2;还包括通过一个宽频带衰减数字输出；通过一个宽频带衰减数字输出，该频带有 一个中心频率大约55赫兹，在中心频率的14%左右衰减87分贝；通过一个中心频率为55 赫兹的宽频带，衰减数字输出。
6. 根据权利要求5所述的一种直流偏置的过采样数模转换器，其特征是：通过一个宽 频带衰减数字输出的方法包括：调制一个模拟信号来产生一个调制信号；使用一个第一数 字滤波器过滤调制信号来产生一个第一滤波信号；过滤第一滤波信号来获得数字信号，该 数字信号有一个宽频带衰减；在一个宽频带范围内，输出信号显示衰减特性，这个频带范围 由过滤的调制信号和过滤的滤波信号决定，宽频带范围有一个中心频率大约为55赫兹；在 中心频率的14%左右范围内，数字信号衰减大于87分贝；产生一个有宽频带衰减的数字信 号的方法包括：调制一个模拟信号来产生一个调制信号；用一个第一数字滤波器过滤调制 信号以产生一个第一滤波信号；过滤第一滤波信号来产生数字信号；在一个中心频率为55 赫兹的宽频带范围内，用过滤的调制信号和过滤的第一滤波信号来衰减数字信号；在中心 频率的14%左右范围内，数字信号衰减大于87分贝。
【专利摘要】一种直流偏置的过采样数模转换器，提供了带有提高了的直流偏置的过采样数模转换器的方法和装置，包括数模转换器，该数模转换器包括一个过采样量化器，例如单或多位比特。-调节器，逐步逼近量化器，动态量化器，量化或其它合适的过采样量化的流水器。通过有限的组件，本发明提供了一个在数模转换器的数字输出提供宽带衰减的方法。
【IPC分类】H03M1-66
【公开号】CN104639170
【申请号】CN201310541700
【发明人】不公告发明人
【申请人】苏州贝克微电子有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月6日