一种ΔΣ调制器的开关电容动态反馈电路的制作方法

本发明属于模数转换信号处理技术领域，具体涉及一种δσ调制器的开关动态反馈电路。

背景技术：

针对中低频带宽信号的模数转换器是音频及测量等应用中的关键模块，随着cmos工艺节点的降低，特别是可穿戴和便携式设备的发展对集成芯片的功耗提出了更高的要求，更低的功耗意味着电池供电设备待机时间更久。本发明主要是针对低功耗、高精度模数转换应用，通过系统架构设计和电路设计，实现低功耗、高精度的模数转换。

离散型δσ调制器能达到很高的精度(高的snr)，对工艺匹配及电路要求不高，很适合处理中低频带宽的信号。但是，离散型δσ调制器面临的问题是，由于δσ调制器环路中的积分器需要在规定的积分周期中达到需要的建立精度，所以功耗较大，特别是当积分器的输出摆幅较大和等效负载电容较大时，积分器就需要输出更大的电流来完成建立。

因此，在本发明中通过动态调整开关电容反馈支路降低δσ调制器中积分器的等效负载电容来降低功耗。

技术实现要素：

本发明提供了一种δσ调制器的开关电容动态反馈电路，包含数字组合电路dcc模块、dwa1电路模块、dwa2电路模块、dac1电路模块、dac2电路模块、跨导放大器ota模块电路模块；

所述数字组合电路dcc模块处理数字反馈信号d1和d2；

所述dwa电路模块中，dwa1电路模块的输入端与数字组合电路dcc模块的输出端t1电连接，dwa2电路模块的输入端与数字组合电路dcc模块的输出端t2电连接；

所述dac1电路模块的输入端与dwa1电路模块的输出端h1电连接；

所述dac2电路模块的输入端与dwa2电路模块的输出端h2电连接；所述dac2电路模块的输入端还与数字组合电路模块的输出端f电连接；

所述跨导放大器ota模块正输入端与dac1的输出端v1电连接，跨导放大器ota模块的正输入端还与dac2的输出端v2电连接。

本发明的有益效果：本发明提供的这种δσ调制器的开关电容动态反馈电路，通过数字组合电路动态控制δσ调制器中的两路开关电容反馈支路，实现开关电容支路的动态反馈，降低δσ调制器中第一个积分器的等效负载电容，从而降低功耗。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是δσ调制器的开关电容动态反馈电路的系统示意图。

图2是δσ调制器的开关电容动态反馈电路的数字组合电路dcc模块的示意图。

图3是δσ调制器的开关电容动态反馈电路的电路示意图。

图4是δσ调制器的开关电容动态反馈电路的时序图。

图5是δσ调制器的开关电容动态反馈电路的电路节点电压仿真示意图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本实施例提供一种如图1、图2、图3所示的δσ调制器的开关电容动态反馈电路，包括数字组合电路dcc模块、dwa1电路模块、dwa2电路模块、dac1电路模块、dac2电路模块、跨导放大器ota模块。

图3为δσ调制器的开关电容动态反馈电路的电路示意图，结合图4中的时序对电路的工作原理进行描述。第n个ph2时钟相时asar1模块产生数字信号d1，第n+1个ph1时钟相时asar2模块产生数字信号d2。

在第n+1个ph1时钟相，所述dac1电路模块的16个采样电容cs1[15:0]的正极板通过φ1开关与地线电连接，负极板通过φ1开关与输入信号vi电连接。

在第n+1个ph1时钟相，所述dac2电路模块的16个采样电容cs2[15:0]的正极板通过φ1开关与地线电连接，负极板通过φ1开关与地线电连接。

在第n+1个ph1时钟相与第n+1个ph2时钟相之间的时钟间隙，所述数字组合电路dcc模块完成对数字反馈信号d1[2:0]和d2[2:0]的处理。图2为所述数字组合电路dcc模块的示意图，数字组合电路dcc模块处理两路数字反馈信号d1[2:0]和d2[2:0]，4-bit加法器模块对数字信号d1[2:0]和d2[2:0]进行加法操作，溢出判断模块对加法器的输出信号co和sum[3:0]进行溢出判断，并产生标志位信号f。数字组合电路dcc模块中的逻辑选择器1模块和逻辑选择器2模块根据标志位信号f处理信号，如果f为低电平，则没有溢出，逻辑选择器1模块的输入端就与sum[3:0]电连接，逻辑选择器1模块处理sum[3:0]并输出g1[3:0]；逻辑选择器2模块的输入端信号全部置零，输出信号g2[3:0]置零。如果f为高电平，则有溢出，逻辑选择器1模块的输入端与d1[2:0]电连接，逻辑选择器1模块处理d1[2:0]并输出g1[3:0]；逻辑选择器2模块的输入端与d2[2:0]电连接，逻辑选择器2模块处理d2[2:0]并输出g2[3:0]。进一步的，逻辑选择器1模块和逻辑选择器2模块的输出信号g1[3:0]和g2[3:0]为二进制码，通过二进制转温度计码1模块和二进制转温度计码2模块把g1[3:0]和g2[3:0]转为温度计码t1[15:0]和t2[15:0]。

在第n+1个ph1时钟相与第n+1个ph2时钟相之间的时钟间隙，所述dwa1和dwa2电路模块分别对温度计码t1[15:0]和t2[15:0]进行数据加权平均处理，输出数字码h1[15:0]和h2[15:0]。

在第n+1个ph2时钟相，所述dac1电路模块完成δσ调制器中信号的反馈。dac1电路模块中的16个采样电容cs1[15:0]的负极板通过φ2开关和f1[15:0]电连接，其中f1[15:0]由h1[15:0]控制，若h1[15:0]中的数字位为高电平则f1[15:0]中对应的数字位为电源电压；若h1[15:0]中的数字位为低电平则f1[15:0]中对应的数字位为地电压。dac1电路模块中的16个采样电容cs1[15:0]的正极板通过φ2开关和跨导放大器ota模块的正输入端电连接，由此完成信号的反馈。

在第n+1个ph2时钟相，所述dac2电路模块完成δσ调制器中信号的反馈。dac2电路模块中的16个采样电容cs2[15:0]的负极板通过φ2开关和f2[15:0]电连接，其中f2[15:0]由h2[15:0]控制，若h2[15:0]中的数字位为高电平则f2[15:0]中对应的数字位为电源电压；若h2[15:0]中的数字位为低电平则f2[15:0]中对应的数字位为地电压。数字组合电路dcc模块产生的溢出信号f控制采样电容cs2[15:0]的正极板是否通过φ2开关和跨导放大器ota模块的正输入端电连接，若溢出信号f为高电平，则采样电容cs2[15:0]的正极板通过φ2开关和跨导放大器ota模块的正输入端电连接；若溢出信号f为低电平，则采样电容cs2[15:0]的正极板不与跨导放大器ota模块的正输入端电连接，即dac2电路模块不反馈信号。由此实现δσ调制器中开关电容支路对信号的动态反馈。

在第n+1个ph2时钟相，所述跨导放大器ota模块的正输入端与反馈信号v1和v2电连接，完成积分操作。

图5是电路节点电压的仿真示意图，可观察到v1和v2只在某些时间段发生溢出，此时需要dac2电路模块进行信号反馈；当没有发生溢出时，只需dac1电路模块进行信号的反馈。

综上所述，完成了一个时钟相的操作，通过数字组合电路dcc模块的控制，在δσ调制器中利用dac1电路模块和dac2电路模块实现了信号的动态反馈。也即，δσ调制器中积分器的等效负载电容是动态调整的，在δσ调制器工作的一段时间中，积分器的平均等效负载电容得以减小，可降低积分器的功耗，进而降低δσ调制器的功耗。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。