一种包含自适应增量调制的高精度模数转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及模数转换器技术领域，特别涉及一种高精度的包含自适应增量调制的模数转换器。
【背景技术】
[0002]随着数字电子技术的迅速发展，各种数字设备，特别是各种处理器的应用日益广泛，几乎渗透到国民经济的所有领域之中。处理器只能够对数字信号进行处理，处理的结果还是数字量。而自然界中的变量往往是连续变化的模拟量，例如力，位移，速度等。这些模拟量先要经过传感器变成电压或者电流信号，然后再转换成数字量，才能够送往处理器进行处理，这就需要模拟数字转换器，即模数转换器(ADC)。模数转换器具有非常重要的地位，对其性能，功耗和成本的优化是几十年来模数转换器的改进方向。
[0003]根据采样频率的不同，模数转换器可以分为两类:奈奎斯特采样模数转换器和过采样模数转换器。奈奎斯特采样模数转换器的采样频率等于两倍信号带宽，采样频率低，但其精度非常依赖于抗混叠滤波器阻容元件的精度，制造成本高。过采样模数转换器的采样频率远高于信号带宽，只需要简单的抗混叠滤波器，制造成本低，性能好，被广泛采用。增量调制器和sigma delta模数转换器是过采样模数转换器的典型代表。
[0004]增量调制器最早发明于20世纪40年代，用于对语音信号进行模数转换，编码和解码。后来受限于二阶模拟跟随环路的稳定性问题，后面的发展主要局限于数字调制器领域。1970年Greefkes和Riemens发明了连续可变斜率增量调制CVSD，用于对数字语音信号进行调制压缩。而在模拟调制领域，sigma delta模数转换器克服了增量调制器高阶不稳定的问题，成为高性能ADC的主力。然而sigma delta模数转换器主要由模拟积分器构成，而且高性能的sigma delta模数转换器一般要进行高阶的噪声整形，即需要多个模拟积分器。由于模拟电路相对于数字电路结构复杂，设计难度大，功耗高，逐渐限制了 sigma delta模数转换器的应用。
[0005]用易于设计的数字模块尽可能的替代复杂的模拟模块，是高精度模数转换器的一个发展方向。因此，如何充分发挥增量调制器的潜质并将其更好地应用于模数转换器中，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于充分发挥增量调制器的优势，用易于设计的数字模块尽可能的替代复杂的模拟模块，提供一种高精度的包含自适应增量调制的模数转换器。
[0007]为达上述目的，本发明提出了一种包含自适应增量调制的模数转换器，包括:
[0008]模拟加法器，用于对模拟输入信号和反馈信号执行减法操作，以得到误差信号；
[0009]积分器，与所述模拟加法器的输出端相连，用于对所述误差信号进行积分运算，得到积分信号；
[0010]比较器，与所述模拟加法器及所述积分器均相连，用于将所述误差信号和所述积分信号的和与零电平进行比较，输出一比较信号；当所述误差信号和所述积分信号的和大于零，则所述比较信号为高电平；当所述误差信号和所述积分信号的和小于零，则所述比较信号为低电平；
[0011]量化器，与所述比较器的输出端相连，将所述比较信号转化为量化信号，所述量化信号为一位二进制数字信号；
[0012]自适应增量转换器，与所述量化器的输出端相连，用于跟踪连续的多个量化信号，并通过判断不同的量化信号输出不同的数字跟踪信号；所述被跟踪的连续的量化信号的个数大于或等于2，所述数字跟踪信号的位数大于或等于2 ；
[0013]数模转换器，一端与所述自适应增量转换器的输出相连，另一端连接所述模拟加法器，用于将所述数字跟踪信号转化为模拟的反馈信号后输送至所述模拟加法器。
[0014]在另一实施例中，本发明还提出一种包含自适应增量调制的模数转换器，包括:
[0015]模拟加法器，用于对模拟输入信号和反馈信号执行减法操作，以得到误差信号；
[0016]第一积分器，与所述模拟加法器的输出端相连，用于对所述误差信号进行积分运算，得到一次积分信号；
[0017]第二积分器，与所述第一积分器的输出端相连，用于对所述一次积分信号再进行积分运算，得到二次积分信号；
[0018]比较器，与所述模拟加法器、所述第一积分器及所述第二积分器的输出端均相连，用于将所述误差信号、所述一次积分信号和所述二次积分信号的和与零电平进行比较，输出一比较信号；当所述误差信号、所述一次积分信号和所述二次积分信号的和大于零，则所述比较信号为高电平；当所述误差信号、所述一次积分信号和所述二次积分信号的和小于零，则所述比较信号为低电平；
[0019]量化器，与所述比较器的输出端相连，将所述比较信号转化为量化信号，所述量化信号为一位二进制数字信号；
[0020]自适应增量转换器，与所述量化器的输出端相连，用于跟踪连续的多个量化信号，并通过判断不同的量化信号输出不同的数字跟踪信号；所述被跟踪的连续的量化信号的个数大于或等于2，所述数字跟踪信号的位数大于或等于2 ；
[0021]数模转换器，一端与所述自适应增量转换器的输出相连，另一端连接所述模拟加法器，用于将所述数字跟踪信号转化为模拟的反馈信号后输送至所述模拟加法器。
[0022]另外，本发明还提出一种与上述模数转换器相对应的自适应增量调制方法，包括以下步骤:
[0023]S1:对包含一位数值的量化信号进行判断，根据不同的判断结果输出对应的增量值；
[0024]S2:判断所述增量值是否满足第一条件，若满足，则所述增量值的极性为正；反之则所述增量值的极性为负；
[0025]S3:对确定极性的增量值进行运算，得到包含多位数值的数字跟踪信号。
[0026]根据本发明提出的自适应增量调制方法，所述步骤SI中对量化信号进行判断的步骤包括:
[0027]Sll:判断量化信号是否符合第一标准，若不符合，输出最小增量值；
[0028]S12:若量化信号符合第一标准，继续判断所述量化信号是否符合预先设定的其余多个标准，根据所述量化信号对应的不同标准，输出不同的量化值。
[0029]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0030]本发明提出的包含自适应增量调制的模数转换器可以将模拟输入信号转换为I位数字输出信号或者多位数字输出信号；该模数转换器中主要有加法器，比较器，积分器和数模转换器四个简单的模拟电路模块，其他电路功能都由数字电路实现，有利于降低设计复杂度，缩小电路面积，降低芯片成本；积分器对自适应增量量化的量化噪声进行噪声整形，可以大大降低信号带宽内的量化噪声，提高模数转换的精度；本发明的设计复杂度低，分辨率高，在低成本，高性能设计中有明显优势。
【附图说明】
[0031]图1为公知的增量调制器的系统原理图；
[0032]图2为现有技术I中的自适应增量调制器的电路结构图；
[0033]图3为现有技术2中的自适应增量调制器的电路结构图；
[0034]图4为本发明的模数转换器的第一实施例的电路结构图；
[0035]图5为本发明的模