积分器电路、西格玛-德尔塔调制器及模数转换器的制作方法

本申请涉及集成电路，特别是涉及一种积分器电路、西格玛-德尔塔调制器及模数转换器。

背景技术：

1、模数转换器(analog-to-digital converter，adc)用于将模拟信号转换为数字信号。sigma-delta（西格玛-德尔塔）模数转换器因具有高分辨率、高集成度、低成本等优势，在各种模数转换器中脱颖而出，在集成电路领域得到了广泛的应用。

2、但是，sigma-delta模数转换器在处理低频、低电平信号时，易受到直流偏置、闪烁噪声的影响，因此sigma-delta模数转换器中的重要组成部分sigma-delta调制器（sigma-delta modulator，sdm）需要具有降低直流偏置和低频噪声的功能。

3、斩波稳定技术作为一种提高运算放大器低频性能的方法，常被用于sigma-delta调制器的积分器。相关技术中，积分器大多采用镜像积分结构，利用斩波器消除积分器中的运算放大器本身产生的直流失调和闪烁噪声。但是，由于制作工艺的原因，斩波开关处的电荷注入和时钟馈通对积分器的运算放大器的作用，使得运算放大器产生了较大的残余偏移量，该残余偏移量与输入信号放大处理后的信号混合，增加了积分器输出信号的总偏移量，导致sigma-delta模数转换器最终的转换结果出现偏差。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种能够降低残余偏移量的积分器电路、西格玛-德尔塔调制器及模数转换器。

2、一种积分器电路，包括：

3、第一斩波模块，用于接入输入信号和第一斩波信号，并根据所述第一斩波信号调制所述输入信号，得到第一调制信号；

4、第二斩波模块，连接所述第一斩波模块的输出端，还用于接入第二斩波信号，并根据所述第二斩波信号调制所述第一调制信号，得到第二调制信号；所述第二斩波信号的频率为所述第一斩波信号的频率的预设倍数，所述预设倍数为大于1倍的整数倍；

5、放大器，连接所述第二斩波模块的输出端，用于对所述第二调制信号进行放大，得到调制放大信号；

6、第三斩波模块，连接所述放大器的输出端，还用于接入第三斩波信号，并根据所述第三斩波信号调制所述调制放大信号，得到第三调制信号；所述第三斩波信号的频率与所述第二斩波信号的频率相同，且所述第三斩波信号与所述第二斩波信号相位相同的时间与相位相反的时间相等；

7、反馈模块，连接于所述第三斩波模块的输出端和所述第一斩波模块的输入端之间，用于将所述第三调制信号反馈至所述第一斩波模块，以使所述第一斩波模块、所述第二斩波模块和所述放大器对所述第三调制信号进行解调放大处理，得到解调放大信号；

8、所述第三斩波模块，还用于根据所述第三斩波信号对所述解调放大信号进行调制得到输出信号，所述输出信号包括有用信号，所述有用信号为所述输入信号经过调制、解调和放大处理后的信号。

9、在其中一个实施例中，所述第三斩波模块包括第一斩波单元和第二斩波单元；所述第一斩波单元的输入端和所述第二斩波单元的输入端均连接所述放大器的输出端，所述第一斩波单元的输出端连接所述反馈模块；

10、所述第一斩波单元和所述第二斩波单元还用于接入所述第三斩波信号；所述第一斩波单元用于根据所述第三斩波信号调制所述调制放大信号得到所述第三调制信号；所述第二斩波单元用于根据所述第三斩波信号调制所述解调放大信号得到所述输出信号。

11、在其中一个实施例中，所述第一斩波信号的频率大于所述输入信号的频率。

12、在其中一个实施例中，所述第二斩波信号的频率为所述第一斩波信号的频率的三倍以上。

13、在其中一个实施例中，在所述第一斩波信号为高电平时，所述第三斩波信号与所述第二斩波信号相位相同；在所述第一斩波信号为低电平时，所述第三斩波信号与所述第二斩波信号相位相反。

14、在其中一个实施例中，还包括采样电路，所述采样电路的输入端接入外部信号，所述采样电路的输出端连接所述第一斩波模块的输入端，所述采样电路用于对所述外部信号进行采样，并输出所述输入信号至所述第一斩波模块。

15、在其中一个实施例中，所述第一斩波模块的输入端包括正极和负极，所述第一斩波单元的输出端包括正极和负极，所述反馈模块包括：第一反馈单元和第二反馈单元，所述第一反馈单元连接于所述第一斩波单元的输出端正极和所述第一斩波模块的输入端正极之间；所述第二反馈单元连接于所述第一斩波单元的输出端负极和所述第一斩波模块的输入端负极之间。

16、在其中一个实施例中，所述第一反馈单元包括第一电容，所述第二反馈单元包括第二电容；所述第一电容连接于所述第一斩波单元的输出端正极和所述第一斩波模块的输入端正极之间，所述第二电容连接于所述第一斩波单元的输出端负极和所述第一斩波模块的输入端负极之间。

17、一种西格玛-德尔塔调制器，包括：依次连接的积分器电路、低通滤波电路和量化器电路，所述积分器电路为如上述的积分器电路；

18、所述低通滤波电路用于对所述积分器电路输出的输出信号进行低通滤波处理，以得到所述输出信号中的有用信号；

19、所述量化器电路用于将所述有用信号转换为多位数字信号并输出。

20、一种模数转换器，包括如上述的西格玛-德尔塔调制器。

21、上述积分器电路、西格玛-德尔塔调制器及模数转换器，包括依次连接的第一斩波模块、第二斩波模块、放大器、第三斩波模块以及连接于第三斩波模块和第一斩波模块之间的反馈模块。通过使第三斩波信号和第二斩波信号的频率为大于第一斩波信号频率的相同值，且相位相同的时间与相反的时间相同，由此，第一斩波模块和第二斩波模块产生的偏移尖峰（电压信号）经过放大器放大后，通过第三斩波模块的调制，接下来经过反馈模块反馈至第一斩波模块和第二斩波模块，由第一斩波模块将其进行相位调制，第二斩波模块进行高频调制，再经过第三斩波模块进行再次调制，此时，在第三斩波信号与第二斩波信号相位相同时，脉冲上升沿与为正的偏移尖峰，得到为正的偏移尖峰；脉冲下降沿与为负的偏移尖峰，得到为正的偏移尖峰；在第三斩波信号与第二斩波信号之间有180度相移的情况下，脉冲上升沿与为负的偏移尖峰，得到为负的偏移尖峰；脉冲下降沿与为正的偏移尖峰，得到为负的偏移尖峰，从而使得为正的偏移尖峰与为负的偏移尖峰的总数相等，平均偏移值为0。由此，降低了积分器输出信号的总偏移量，进而通过后续的低通滤波处理，可以显著降低积分器输出信号的总偏移量，从而提升sigma-delta模数转换器的转换结果的准确性。

技术特征：

1.一种积分器电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的积分器电路，其特征在于，所述第三斩波模块包括第一斩波单元和第二斩波单元；所述第一斩波单元的输入端和所述第二斩波单元的输入端均连接所述放大器的输出端，所述第一斩波单元的输出端连接所述反馈模块；

3.根据权利要求1所述的积分器电路，其特征在于，所述第一斩波信号的频率大于所述输入信号的频率。

4.根据权利要求1所述的积分器电路，其特征在于，所述第二斩波信号的频率为所述第一斩波信号的频率的三倍以上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的积分器电路，其特征在于，在所述第一斩波信号为高电平时，所述第三斩波信号与所述第二斩波信号相位相同；在所述第一斩波信号为低电平时，所述第三斩波信号与所述第二斩波信号相位相反。

6.根据权利要求5所述的积分器电路，其特征在于，还包括采样电路，所述采样电路的输入端接入外部信号，所述采样电路的输出端连接所述第一斩波模块的输入端，所述采样电路用于对所述外部信号进行采样，并输出所述输入信号至所述第一斩波模块。

7.根据权利要求6所述的积分器电路，其特征在于，所述第一斩波模块的输入端包括正极和负极，所述第一斩波单元的输出端包括正极和负极，所述反馈模块包括：第一反馈单元和第二反馈单元，所述第一反馈单元连接于所述第一斩波单元的输出端正极和所述第一斩波模块的输入端正极之间；所述第二反馈单元连接于所述第一斩波单元的输出端负极和所述第一斩波模块的输入端负极之间。

8.根据权利要求7所述的积分器电路，其特征在于，所述第一反馈单元包括第一电容，所述第二反馈单元包括第二电容；所述第一电容连接于所述第一斩波单元的输出端正极和所述第一斩波模块的输入端正极之间，所述第二电容连接于所述第一斩波单元的输出端负极和所述第一斩波模块的输入端负极之间。

9.一种西格玛-德尔塔调制器，其特征在于，包括：依次连接的积分器电路、低通滤波电路和量化器电路，所述积分器电路为如权利要求1-8任意一项所述的积分器电路；

10.一种模数转换器，其特征在于，包括如权利要求9所述的西格玛-德尔塔调制器。

技术总结
本申请涉及一种积分器电路、西格玛‑德尔塔调制器及模数转换器。该积分器电路包括：依次连接的第一斩波模块、第二斩波模块、放大器、第三斩波模块以及连接于第三斩波模块的输出端和第一斩波模块的输入端之间的反馈模块。通过使第三斩波信号和第二斩波信号的频率为大于第一斩波信号频率的相同值，且第三斩波信号和第二斩波信号相位相同的时间与相反的时间相同，使得电路中的为正的偏移尖峰与为负的偏移尖峰的总数相等，从而平均偏移值为0。由此，降低了积分器输出信号的总偏移量，进而通过后续的低通滤波处理，可以显著降低积分器输出信号的总偏移量，从而提升sigma‑delta模数转换器的转换结果的准确性。

技术研发人员：李鹏,吕前程,田兵,韦杰,骆柏锋,张佳明,樊小鹏,刘仲,王志明,尹旭,谭泽杰,徐振恒,李立浧,林跃欢,刘胜荣
受保护的技术使用者：南方电网数字电网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13