[发明专利]离散时间可编程增益ADC输入电路及方法

说明书

技术领域

本发明主要与离散时间输入电路有关，更具体地说，它与一个具有输 入信号与共模电流调零的离散时间模拟数字转换器(ADC)输入电路有关。

背景技术

模数转换器的测量输入电路必须通常能处理输入信号与反馈参考电压 之间较大的共模电压差异，特别是在如AC线路功率或DC测量电路，及在 测试设备如数字电压表(DVM)等应用中。即使使用变压器或电阻分压器， 普遍应用所需的动态范围一般要求一级或多级可编程增益阶段，以便在输 入端保留信噪比(SNR)及一个高输入阻抗缓冲级，从而避免向受测源增加 负载，尤其是在受测源可能有较大输入电压范围，并在模数转换器模拟部 分的第一级要求多次增益调整时。

离散时间采样电路，如在基于开关电容器中所使用的delta-sigma调 制器模数转换器已经用于此类测量电路，但仍通常需要输入缓冲器电路， 这是由于输入采样电容器通常必须为足够大，以便能降低在第一级放大器/ 积分器的输入端所引进的热噪声的程度。而且，在可编程增益应用中，由 于调整积分器的反馈电容器将对用于积分器中的放大器造成可变性能要 求，输入采样电容器一般需经过调整。

将输入采样电容器的输入电容提高到能保持低热噪声注入所需的水准 降低了输入电路的阻抗，因此此类采样电路中通常要求有上述的缓冲器。 缓冲器的设计必须能处理输入源的共模电压与输入级的共模参考电压之间 通常较大的差异。在某些实施例中，提供一个共模电压参照以抵消测量源 的共模电压，由此简化对缓冲器电路的要求，但此类实施例通常要求一个 外部集成电路端子，及对共模电压源的缓冲。而且，缓冲器电路通常还要 考虑附加的负载功率。

因此，需要为一个没有缓冲或外部共模参考的模数转换器提供一种低 功率、高阻抗离散时间的输入电路。

发明内容

本发明的目的是提供一种低功率、高阻抗离散时间输入电路和方法， 以实现述的没有缓冲或外部共模电压参考的模数转换器。该方法是一种电 路操作的方法。

该电路是一个delta-sigma模数转换器，其具有至少一个用于接收测 量输入电压的输入端子。在第一时钟相位，一个切换电路将参考反馈电容 器加载于一个量化器(quantizer)依赖的参考反馈电压，相对于供参照的 共模电压。在第二时钟相位，切换电路将参考反馈电容器耦合于输入端子 与一个提供delta-sigma模数转换器环路滤波器的第一级积分器的求和 节点之间，由此施加参考反馈电压以抵消输入电压，并使求和节点保持输 入端子的共模电压。切换电路在第三时钟相位使参考反馈电容器放电，这 样就可去除在第二时钟相位末存在的依赖于输入端子电压的电压。通过提 取大部分依赖于参考反馈电压的量化误差的电荷与任何输入噪声，从而提 高了在输入端子的阻抗。

可以对一个附加的输入增益调整采样电容器进行放电，方法是在第一 时钟相位期间通过将两个端子耦合于输入端的共模电压，并在第二时钟相 位期间并联于参考反馈电容器，从而设定积分器相对于输入端子的增益， 但不改变相对于参考反馈电压的增益。参考反馈电容器可以是一个有多个 选择性耦合于一个正或负的参考电压源电容器的电容器组，所选的组合根 据量化器(quantizer)输出值进行确定。一个双工切换电路，可包括增 益调整采样电容器与参考电容器组，以提供一个差分模数转换器输入电路。

附图说明

上述有关本发明及其它目的、特征及优点在以下实施例中将显而易见， 特别是本发明的优选实施例的描述，如附图中的说明。

图1是本发明的一个实施例所描述的一个模数转换器集成电路10的结 构图；

图2是输入采样器电路11与模数转换器集成电路10的反馈电容器组 15详细的原理图；

图3是图1中模拟数字转换器集成电路10内部的各信号之间的关系的 信号时间/电压图；

图4是描述一个单端输入采样器电路与一个可以替代或选择性地应用 于模数转换器集成电路10的反馈电容器组详细的原理图。

具体实施方式