[发明专利]改进的精确低噪声模数转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的精确低噪声模数转换器系统。

背景技术

宽的动态范围和低的噪声是模数转换器系统(例如在计算断层摄影(CT，computed tomography)扫描器中使用的模数转换器系统)所需的质量。在这个环境中，尤其要求宽的动态范围，例如120dB，以便适应通过低密度身体区域的非常亮的照射。不过在低端还需要具有非常低的噪声，以便改善例如通过骨骼的低水平照射的质量和对比度。解决这个问题的一种方法是应用条件复位，其可以在一个测量周期内进行多次以便适应较大的信号，并且甚至每个测量周期少于1次以便在较低信号下减小噪声。一种这样的方法在Brombacher等人的美国专利第6,660,991号中披露了。不过，在那种方法中，在复位期间输入的电荷被耗散，使得输出不够精确，并且在复位期间来自放大器的噪声被传递到反馈电容器。Brombacher等人首先试图通过插入并滤波增量值来减轻这些问题，但这本质上是不精确的，并且将丢失信息。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种改进的更精确的低噪声模数转换器系统。

本发明的另一个目的在于，提供一种这样的改进的更精确的低噪声模数转换器系统，其将输入与反馈电容器和积分器电路放大器隔离，以便保留电荷并减小复位噪声。

本发明的另一个目的在于，提供一种改进的更精确的低噪声模数转换器系统，其将积分器电路放大器与反馈电容器隔离，从而减小噪声。

本发明的另一个目的在于，提供一种改进的更精确的低噪声模数转换器系统，其将复位与模数转换器(ADC)解耦，避免了复位路径中的ADC等待时间，并提供了更快的复位响应。

本发明的另一个目的在于，提供一种改进的更精确的低噪声模数转换器系统，其借助于对复位进行解耦使得ADC能够通过许多积分器通道被多路复用。

本发明的另一个目的在于，提供一种改进的更精确的低噪声的模数转换器系统，其提供在测量周期内的平均输入的更好估计。

本发明是由下述的认识产生的，即，模数转换器系统中的更精确的低噪声条件复位积分器电路可以通过下列步骤来实现：利用模数转换器在测量周期内多次采样积分器电路的输出；在采样事件期间使输入与积分器电路隔离；响应于积分器电路的输出达到预定电平而产生复位信号；以及通过在采样事件期间使积分器电路的反馈电容器与积分器电路的放大器电路隔离并使其与参考源连接，来复位积分器电路的反馈电容器。

不过，在其它实施例中，从属的发明不必实现所有这些目的，并且本发明的权利要求不限于能够实现这些目的的结构或方法。

本发明的特征在于一种改进的精确的低噪声模数转换器系统，其包括具有放大器电路和反馈电容器的积分器电路和模数转换器，所述模数转换器的输入和所述积分器电路的输出耦连，用于每个测量周期至少一次对所述积分器电路的输出进行采样。在达到预定的积分器电路输出电压之后，条件复位电路复位反馈电容器；并且开关系统在采样和复位期间有选择地隔离所述反馈电容器。

在优选实施例中，可以具有响应于所述模数转换器的输出的采样重构电路，用于重构积分器电路的输出。所述采样重构电路可以包括数字计算电路，用于确定在测量周期内发生的每个采样的值之间的差，并加上复位反馈电容器时的任何采样事件的值，来重构积分器电路的输出。采样重构电路可以包括复位事件校正电路和斜率估计计算电路。所述开关系统可以包括输入保持开关电路，用于在采样事件期间将积分器电路与输入隔离。条件复位电路可以包括复位开关电路，用于在条件复位期间把反馈电容器连接到参考电压源。所述开关系统可以包括隔离开关电路，用于在条件复位期间将放大器电路与反馈电容器隔离。数字计算电路可以包括存储装置，用于存储采样事件的采样值和反馈电容器被复位时的采样值。数字计算电路可以包括加法电路，用于计算采样事件的采样值之间的差并加上反馈电容器被复位时的采样值。条件复位电路可以包括参考电压源。条件复位电路可以包括比较器，用于确定积分器电路的输出是否达到预定积分器电路输出电压。条件复位电路可以包括参考电荷源和用于把参考电荷源连接到反馈电容器的复位开关电路。可以在达到预定积分器电路输出电压之后的下一个采样事件发生复位。积分器电路可以从光电二极管接收其输入。