[发明专利]共享的交换电容式积分器及三角积分调变器及运作方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种交换电容式积分器及其方法，且特别是有关于一种共享的交换电容式积分器及其方法以及使用上述的三角积分调变器。

背景技术

三角积分调变(sigma-delta modulation)，广泛应用在各种电子元件的中，例如：模拟数字转换器、交换电容式滤波器、频率合成器，以至于无线通讯系统中。已知的三角积分调变器以其需要的积分次数(n)而言，定义为n阶三角积分调变器，n为正整数。如图1所示的二阶三角积分模拟数字转换器，对信号x(t)以取样频率f_s进行取样后所得的x_i进行三角积分调变以得到y_i，其中，进行两次积分运算，使用两个积分器。

由于三角积分调变具有噪声整形(noise shaping)的特性，越高阶的其噪声整形的效果越好。由于n阶的三角积分调变器需要n个积分器来实现，使用二阶或以上的高阶三角积分调变器的装置如模拟数字转换器或滤波器，会因此而大大增加功率的消耗及电路面积。

发明内容

本发明的实施例是有关于一种共享的交换电容式积分器及其方法以及应用电路。在一实施例中，一共享的交换电容式积分器能利用共享一个运算放大器的方式而达到两次积分的结果。如此，利用此共享的交换电容式积分器，使得二阶的三角积分调变只需要上述的一个共享的交换电容式积分器就能实现。在其它实施例中，n阶的三角积分调变器，只需要使用n/2或(n+1)/2个积分器就能实现。如此，电子系统能得以较低的消耗功率来使用高阶的三角积分调变器如模拟数字转换器，并能节省硬件面积。

根据本发明的一方面，提出一种使用共享的交换电容式积分器的装置，其包括一交换电容式积分器。此交换电容式积分器包括一第一交换电容电路、一第二交换电容电路、一回馈电容装置以及一运算放大器。第一交换电容电路具有一输入端及一输出端。第二交换电容电路具有一输入端及一输出端。回馈电容装置，选择性具有一第一电容值及一第二容值之一。运算放大器的一输入端耦接到第一交换电容电路的输出端及第二交换电容电路的输出端，运算放大器的一输出端耦接到第二交换电容电路的输入端。回馈电容装置耦接于运算放大器的此输入端及输出端之间。

根据本发明的另一方面，上述提出的使用交换电容式积分器的装置为一三角积分模拟数字转换器，三角积分模拟数字转换器还包括：一量化器及一数字转模拟转换器。量化器具有一输入端及一输出端，其中输入端耦接运算放大器的输出端。数字转模拟转换器，耦接于量化器的输出端及交换电容式积分器的运算放大器的输入端之间。

根据本发明的再一方面，提出一种使用共享的积分器的装置的运作方法，积分器包括一放大器，此方法包括以下步骤。(a)于一第一相位时间，对一第一信号进行取样，并同时由使用此放大器以进行一第一积分运算。(b)于一第二相位时间，由使用此放大器以进行一第二积分运算，并同时对第二积分运算的结果取样。

根据本发明的又一方面，提出一种使用共享的交换电容式积分器的装置，包括一交换电容式积分器。交换电容式积分器包括一第一交换电容电路、一第二交换电容电路、一回馈电容装置以及一放大器。回馈电容装置选择性具有多个预定电容值之一。回馈电容装置耦接于放大器的一输入端及一输出端之间，放大器耦接于第一交换电容电路的一输出端及第二交换电容电路的一输入端之间。于一第一相位时间，第一交换电容电路对一第一信号进行取样，并同时放大器及回馈电容装置进行一第一积分运算。于一第二相位时间，放大器及回馈电容装置进行一第二积分运算，并同时第二交换电容电路对第二积分运算的结果取样。

附图说明

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下，其中：

图1为已知的二阶三角积分模拟数字转换器的示意图。

图2绘示依据本发明的一实施例的共享的交换电容式积分器的电路图。

图3绘示控制图2的共享的交换电容式积分器的时序图，以说明依据本发明一实施例的方法。

图4A及图4B分别绘示图2的积分器在第一时脉及第二时脉为致能时的等效电路。

图5绘示依据本发明的一实施例的二阶三角积分模拟数字转换器的方块图，其中，共享的交换电容式积分器系用作进行两次积分运算。

图6绘示依据本发明的一实施例的全差动的二阶三角积分模拟数字转换器的方块图。

图7绘示依据本发明的实施例的共享的交换电容式积分器的电路图的其它例子。

具体实施方式