低噪声过采样模数转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种低噪声过采样模数转换器。
【背景技术】
[0002]在集成电路特别是数模混合集成电路中，过采样噪声整形电路系统是非常重要的系统电路之一。在过采样噪声整形电路中，噪声的主要来源是量化噪声、运算放大器噪声、以及电容噪声等。在高精度、低频率的应用中对整个系统噪声的要求尤其高，例如在电能计量、音频处理等电路中，均需要低频噪声足够小并且线性度足够好。
[0003]现有技术中已经存在一些用来抑制噪声以提高信噪比的方法，由于过采样噪声整形模数转换器中的第一级运放器的噪声起了主要作用，因此，现有技术中一般都在第一级运放噪声失调进行处理，例如双采样关联噪声消除、电容存储失调消除、调制解调技术等等；或者在过采样的系统的前面加上低噪声的缓冲器。
[0004]但是，上述方法仍然存在很多问题。尤其是其中的调制解调的方法，其实际的效果并不理想。如图1所示，为现有技术中采用调制解调方案的低噪声过采样模数转换器的结构示意图，其在过采样模数转换器的第一级运算放大器之前设置了调制器，在其后设置了解调器。该方案的技术效果如图2所示，图2中的(I)表示低频输入信号的频谱，其中fs为输入信号的中心频率；(2)表示信号进入过采样模数转换器后经过调制器调制之后的频谱，其中低频输入信号的中心频率被调制到了高频fc+fs，以fn为中心频率的波形为引入的噪声；(3)表示信号经过解调器之后的频谱，其中低频输入信号的中心频率被还原为低频fs，而此时噪声的中心频率被失调调制到了高频fc+fn ; (4)表示经过过采样模数转换器后的信号频谱，由于过采样噪声整形系统本身就包含有调制效果，因此有可能将原本已经调制到高频fc+fn的噪声信号再次调制到低频，如图中所示的以fc+fn-fsd为中心频率的噪声信号，从而使得在整个噪声整形过程中不能够将噪声滤除，导致降噪效果较差。
[0005]另外，现有技术中的这种降噪方案，通常还需要在整个噪声整形系统的前面加上低噪声缓冲器，这通常需要较大的面积，从而增加整个系统的功耗。
[0006]因此，如何降低过采样噪声整形模数转换器的低频噪声是本实用新型所要解决的冋题。
【实用新型内容】
[0007]为此，本实用新型提供了一种低噪声过采样模数转换器，包括顺次连接的调制器、过采样模数转换器、和解调器，其中，所述调制器对低频输入信号进行调制，将所述低频输入信号调制到高频；所述过采样模数转换器对所述调制器的输出信号进行过采样噪声整形；所述解调器对所述过采样模数转换器的输出信号进行解调，将所述过采样模数转换器的输出信号中的高频信号解调到低频。其中，所述低频指频率小于5KHz的频段，所述高频指频率大于1KHz的频段。
[0008]优选地，所述调制器为调制开关，所述解调器为解调开关。
[0009]本实用新型的低噪声过采样模数转换器，能够有效地抑制过采样模数转换器的低频频段的噪声，并且系统面积小功耗低，可以应用在很多对低频噪声性能要求较高的环境。
【附图说明】
[0010]图1为现有技术中采用调制解调方案的低噪声过采样模数转换器的结构示意图；
[0011]图2为图1所示低噪声过采样模数转换器的频谱变换示意图；
[0012]图3为本实用新型的低噪声过采样模数转换器的结构示意图；
[0013]图4为本实用新型的低噪声过采样模数转换器的一个实施方式的结构示意图；
[0014]图5为图4中的调制器的结构示意图；
[0015]图6为图4中的解调器的结构示意图；
[0016]图7为本实用新型的低噪声过采样模数转换器的频谱变换示意图；
[0017]图8为本实用新型的低噪声过采样模数转换器与图1所示方案的低频噪声抑制效果的对比图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的低噪声过采样模数转换器作进一步的详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
[0019]如图3所示，本实用新型的低噪声过采样模数转换器，包括顺次连接的调制器、过采样模数转换器、和解调器，其中，调制器对低频输入信号进行调制，将低频输入信号调制到高频；过采样模数转换器对调制器的输出信号进行过采样噪声整形；解调器对过采样模数转换器的输出信号进行解调，将过采样模数转换器的输出信号中的高频信号解调到低频。
[0020]本实用新型的低噪声过采样模数转换器，在过采样模数转换器的输入端增加一个调制器，把信号调制到高频，在进行完过采样噪声整形之后，再进行解调，把信号还原到原来的频率，并且把过采样噪声整形系统的噪声调制到高频，这样就可以获得比较好的低频特性。
[0021]如图4-6为本实用新型的低噪声过采样模数转换器的一个实施方式，其中，调制器为调制开关，解调器为解调开关，均通过时钟信号来控制开关的交替导通看，从而实现调制和解调的功能。
[0022]下面结合图7来说明本实用新型的低噪声过采样模数转换器的技术效果。图7中的(I)表示低频输入信号的频谱，其中心频率为fs;(2)表示经过调制器后的信号的频谱，调制器将低频输入信号调制到高频fc+fs，图中以fn为中心频率的波形为引入的噪声；(3)表示经过过采样模数转换器的过采样噪声整形、以及经过解调器解调之后的信号波形，可见，在进行完过采样噪声整形之后，解调器对过采样模数转换器的输出信号进行解调，把其中的位于高频频段fc+fs的信号还原到原来的低频频率fs，并且把过采样噪声整形系统的噪声从原来的频率fn调制到高频fc+fn。
[0023]因此，本实用新型的低噪声过采样模数转换器，能够有效地抑制过采样模数转换器的低频频段的噪声，获得比较好的低频特性。参照图8的仿真对比图，其中，曲线100为现有的低噪声过采样模数转换器的噪声抑制的性能曲线，曲线200为本实用新型的低噪声过采样模数转换器的噪声抑制的性能曲线，由此能够直观地看出本实用新型的低噪声过采样模数转换器相比于现有技术中的方案，在低频噪声抑制方面，有很大的提升。
[0024]同时，不需要使用大面积的元器件(例如，低噪声缓冲器等)，使得系统面积小功耗低，可以应用在很多对低频噪声性能要求较高的环境。
[0025]本文中描述的低频指频率小于5KHz的频段，高频指频率大于1KHz的频段。
[0026]以上【具体实施方式】仅为本实用新型的示例性实施方式，不能用于限定本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种低噪声过采样模数转换器，其特征在于，包括顺次连接的调制器、过采样模数转换器、和解调器，其中， 所述调制器对低频输入信号进行调制，将所述低频输入信号调制到高频； 所述过采样模数转换器对所述调制器的输出信号进行过采样噪声整形； 所述解调器对所述过采样模数转换器的输出信号进行解调，将所述过采样模数转换器的输出信号中的高频信号解调到低频。
2.根据权利要求1所述的低噪声过采样模数转换器，其特征在于，所述调制器为调制开关，所述解调器为解调开关。
【专利摘要】本实用新型提供了一种低噪声过采样模数转换器，包括顺次连接的调制器、过采样模数转换器、和解调器，其中，所述调制器对低频输入信号进行调制，将所述低频输入信号调制到高频；所述过采样模数转换器对所述调制器的输出信号进行过采样噪声整形；所述解调器对所述过采样模数转换器的输出信号进行解调，将所述过采样模数转换器的输出信号中的高频信号解调到低频。本实用新型的低噪声过采样模数转换器，能够有效地抑制过采样模数转换器的低频频段的噪声，并且系统面积小功耗低，可以应用在很多对低频噪声性能要求较高的环境。
【IPC分类】H03M1-54
【公开号】CN204316489
【申请号】CN201420873230
【发明人】袁文师, 王祥莉, 韩明
【申请人】上海贝岭股份有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月30日