电压的一半。参考电压分压电路产生一组偏移参考电压Vl、V2、*"、Vm，每一个偏移参考电压分别与一个开关输入端相连，所有开关输出端与所述参考电压分压电路的输出端相连，而译码电路产生一组偏移参考电压选择控制端Cl、C2、…、Cm，每一偏移参考电压选择控制端分别与相应的开关控制端相连。
[0026]Sigma-Delta模数转换器用于将模拟输入信号转换成单比特脉冲密度调制码(PDM)，是读出电路中的最为关键的电路，它直接决定了整体电路的性能。为了实现优秀的噪声特性，优选一种三阶单环路单比特Sigma-Delta模数转换器，见图2。它包含第一积分器、第二积分器和第三积分器，第一加法器、第二加法器，第一放大器、第二放大器，第一带使能控制放大器和第二带使能控制放大器，一个Ibit数模转换器，一个Ibit量化器。输入信号VIN经过第一放大器放大，与VOUT经过Ibit数模转换器转换后的信号在第一加法器求和，其结果依次经过第一积分器、第二积分器和第三积分器进行运算，三个积分器的积分结果分别通过第二放大器、第三放大器和第四放大器放大，三个放大器输出结果由第二加法器进行求和，求和结果由Ibit量化器转换成数字输出信号V0UT。
[0027]第二积分器、第三积分器、第三放大器和第四放大器均带有使能控制端，使能控制端由数字模块控制。当Sigma-Delta模数转换器阶数比较高时，整体环路容易出现不稳定的情况。在本实用新型中，当出现不稳定情况时，可以将第二积分器、第三积分器、第三放大器和第四放大器禁用，当这些模块被禁用时，调制器环路变为一阶，一阶环路是无条件稳定的。一阶的环路虽然噪声特性会变差，但是仍然可以对模拟信号进行转换。通过本实用新型的这种降低阶数的方法，可以使得Sigma-Delta模数转换器在发生不稳定时仍然可以正常工作。降低阶数后，经过一段时间，模数转换器会重新恢复到三阶的工作模式。
[0028]本实用新型中的数字模块，包含了数字滤波器和寄存器，数字滤波器用于将PDM进行滤波和降采样，寄存器配置各个模块工作方式。如图3所示。其中数字滤波器由第一滤波器和第二滤波器构成。第一滤波器速度快精度低，第二滤波器速度慢精度高。当Sigma-Delta模数转换器开始工作时，首先使用第一滤波器输出数据，经过两次转换后，第二滤波器开始输出数据。这种工作方式兼顾了速度和精度的选择。在本实用新型中采用了20位寄存器来配置整体电路，使整个读出电路对传感器信号处理更加灵活方便。
【主权项】
1.一种基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出电路，其特征在于，包括： 输入信号选择器，用于从八路输入通道中选择两路输出给后级电路； 输入缓冲器，用于提供高输入阻抗，缓冲输入信号，驱动后级电路； 可编程增益放大器，用于放大输入信号，放大器增益通过数字模块的寄存器进行配置； 直流偏移产生器，产生偏移电压，用于偏移输入信号直流幅值，偏移量通过数字模块的寄存器进行配置； Sigma-Delta模数转换器，用于将输入模拟信号转换成单比特脉冲密度调制码； 数字模块，用于对脉冲密度调制码进行滤波和降采样，并且配置其他电路工作方式。2.如权利要求I所述的基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出电路，其特征在于，所述输入信号选择器，包含十六组开关和控制电路，每一输入通道与两组开关输入端连接，这两组开关输出端分别与所述输入缓冲器的正负输入端连接，每一组开关控制端与控制电路连接。3.如权利要求I所述的基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出电路，其特征在于，所述直流偏移产生器，包括参考电压分压电路和译码电路，其中参考电压分压电路产生一组偏移参考电压VI、V2、…、Vm，每一个偏移参考电压分别与一个开关输入端相连，所有开关输出端与所述参考电压分压电路的输出端相连，而译码电路产生一组偏移参考电压选择控制端Cl、C2、…、Cm，每一偏移参考电压选择控制端分别与相应的开关控制端相连。4.如权利要求I所述的基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出电路，其特征在于，Sigma-Delta模数转换器，为三级单环路Ibit模数转换器，它包含第一积分器，第二积分器，第三积分器，第一加法器，第二加法器，第一放大器，第二放大器，第一带使能控制放大器，第二带使能控制放大器，一个Ibit数模转换器，以及一个Ibit量化器； 输入信号VIN经过第一放大器放大，与数字输出信号VOUT经过Ibit数模转换器转换后的信号在第一加法器求和，求和结果依次经过第一积分器、第二积分器和第三积分器进行运算，三个积分器的积分结果分别通过第二放大器、第三放大器和第四放大器放大，三个放大器输出结果由第二加法器进行求和，求和结果由Ibit量化器转换成数字输出信号V0UT，其中第二积分器、第三积分器、第三放大器和第四放大器带有使能控制端，使能控制端由数字模块控制。5.如权利要求4所述的基于Sigma-DeIta模数转换器的传感器读出电路，其特征在于，当第二积分器、第三积分器、第三放大器和第四放大器被禁止工作时，此Sigma-Delta模数转换器变成一阶结构；即，Sigma-Delta模数转换器在发生不稳定时，将第二积分器、第三积分器、第三放大器和第四放大器禁用，当这些模块被禁用时，Sigma-Delta模数转换器变成一阶结构；当Sigma-Delta模数转换器稳定时，重新恢复到三阶的工作模式。6.如权利要求I所述的基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出电路，其特征在于，所述数字模块，由数字滤波器和寄存器两部分组成；数字滤波器用于将单比特脉冲密度调制码进行滤波和降采样，数字滤波器包含了第一数字滤波器和第二数字滤波器，寄存器为20位Register，控制读出电路工作方式。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出电路，包括：输入信号选择器（MUX），用于选择八个输入通道中的两路通道作为差分输入信号；缓冲电路（Input？buffer），提供高输入阻抗，接收传感器输入信号，并驱动后级电路；可编程增益放大器（PGA），用于放大输入信号；直流偏移产生器，可以提供一个固定直流偏移，改变输入信号直流值，偏移量同样可以通过寄存器进行配置；Sigma-Delta模数转换器，用于将模拟输入信号转换成单比特脉冲密度调制码（PDM）；数字模块包含数字滤波器和寄存器，数字滤波器用于将PDM进行滤波和降采样，寄存器配置各个模块工作方式。本实用新型提出的电路可应用于温度、压力、重力等检测系统，具有高精度、高线性度、宽动态范围的等优点。
【IPC分类】H03M3/00
【公开号】CN205160504
【申请号】CN201520869841
【发明人】李闯, 李纪鹏, 邹定锴
【申请人】南京天易合芯电子有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月3日