[发明专利]Sigma-Delta模数转换器

权利要求书

1.一种Sigma-Delta模数转换器，它包括：

反混叠滤波器（50），用于模拟输入信号的反混叠滤波；

采样保持器（51），用于模拟输入信号的过采样；

数字抽取滤波器（53），用于在数字域将调制器输出的高速低精度的数字信号转换为奈奎斯特频率的高精度数字信号；

其特征在于： 它还包括：

模拟调制器（52），用于模数转换过程中的噪声整形；

模拟调制器（52）中包括：

前馈ADC（56a），采用简单的比较器，用于实现一位量化；

反馈DAC（56b），用于将调制器输出数字信号高线性度地转换为模拟信号，并反馈到调制器的输入端；

加法器（54），用于计算输入信号与量化输出之间的误差，并将其反馈到环路滤波器（55）；

环路滤波器（55），用于积累输入信号与量化输出之间的误差，并促使环路中的前馈ADC（56a）重新量化以减小或消除该误差；

环路滤波器（55）是由基于新型C类反向器的伪差分结构开关电容积分器通过单环串联或多路级联方式组合而成，它与前馈ADC（56a）、反馈DAC（56b）结合使用实现一阶或高阶噪声整形和精确的模数转换；其中前馈ADC（56a）和反馈DAC（56b）合称为粗量化器（56），前馈ADC（56a）输入端与环路滤波器（55）串联，反馈DAC（56b）的输入端与前馈ADC（56a）的输出端连接，输出端与加法器（54）连接；

所述的新型C类反向器由C类反向器（40）、PMOS体电位调制器（41）和NMOS体电位调制器（42）组成；其中C类反向器（40）采用的是共源共栅型C类反向器，PMOS体电位调制器（41）的主体结构由PMOS管（M5）和第一高精密电阻（R1）组成，用于反向器PMOS输入管（M1）的体电位调制， PMOS管（M5）的漏端连接第一高精密电阻（R1）到第一参考电源VDDL的通路，第一高精密电阻（R1）连接反向器PMOS输入管（M1）体端的通路；NMOS体电位调制器（42）的主体结构由NMOS管（M6）和第二高精密电阻（R2）组成，用于反向器NMOS输入管（M2）的体电位调制， NMOS管（M6）的漏端连接第二高精密电阻（R2）到第二参考电源GNDH的通路，第二高精密电阻（R2）连接反向器NMOS输入管（M2）体端的通路；

所述的伪差分结构开关电容积分器包括两个新型C类反向器（60）、两个共模反馈电路（61）、电容以及开关；其中两个新型C类反向器（60）分别位于积分器正向和负向支路，两个反向器差分对称，构成伪差分结构，两个共模反馈电路（61）分别在积分器正向和负向支路形成共模反馈。

2.一种三阶单环结构Sigma-Delta模数转换器，其特征在于：它包含三个基于新型C类反向器的伪差分结构开关电容积分器，即第一积分器（70）、第二积分器（71）和第三积分器（72），三个积分器单环串联构成环路滤波器（55），其中第二积分器（71）的正负输入端分别与第一积分器（70）的正负输出端相连，第三积分器（72）的正负输入端分别与第二积分器（71）的正负输出端相连；所述的新型C类反向器由C类反向器（40）、PMOS体电位调制器（41）和NMOS体电位调制器（42）组成；其中C类反向器（40）采用的是共源共栅型C类反向器，PMOS体电位调制器（41）的主体结构由PMOS管（M5）和第一高精密电阻（R1）组成，用于反向器PMOS输入管（M1）的体电位调制， PMOS管（M5）的漏端连接第一高精密电阻（R1）到第一参考电源VDDL的通路，第一高精密电阻（R1）连接反向器PMOS输入管（M1）体端的通路；NMOS体电位调制器（42）的主体结构由NMOS管（M6）和第二高精密电阻（R2）组成，用于反向器NMOS输入管（M2）的体电位调制， NMOS管（M6）的漏端连接第二高精密电阻（R2）到第二参考电源GNDH的通路，第二高精密电阻（R2）连接反向器NMOS输入管（M2）体端的通路；

所述的伪差分结构开关电容积分器包括两个新型C类反向器（60）、两个共模反馈电路（61）、电容以及开关；其中两个新型C类反向器（60）分别位于积分器正向和负向支路，两个反向器差分对称，构成伪差分结构，两个共模反馈电路（61）分别在积分器正向和负向支路形成共模反馈。

3.根据权利要求2所述的三阶单环结构Sigma-Delta模数转换器，其特征在于：该模数转换器包括模拟调制器，模拟调制器采用前馈结构，即模拟调制器除了包含数字输出经反馈DAC到调制器输入的反馈路径以外，还增加三条前馈路径和一个加法器（73）；三条前馈路径分别从模拟信号输入端和前二级的基于新型C类反向器的伪差分结构开关电容积分器即第一积分器（70）、第二积分器（71）输出端出发，最终通过加法器（73）在粗量化器（56）的输入端合在一起。