[发明专利]德耳塔西格玛D/A转换器

说明书

技术领域

本发明涉及德耳塔西格玛数模转换器（德耳塔西格玛D/A转换器），通过该德耳塔西格玛数模转换器，能够将数字值的输入信号转换为双态时钟信号时间离散的输出信号。在这样的情况下，可以通过在多个时钟周期上形成的输出信号的平均值来以模拟形式显示该输入信号的值。

背景技术

德耳塔西格玛D/A转换器具有一阶或更高阶的至少一个德耳塔西格玛调制器。从现有技术基本上已知德耳塔西格玛调制器。德耳塔西格玛调制器处理（数字值或模拟的）输入信号，并且将其转换为双态时钟信号时间离散的输出信号，其中，该输出信号总是涉及到输入信号的处理。通常，操作德耳塔西格玛调制器所使用的和输出该输出信号所使用的时钟速率显著大于输入信号的数据速率，并且也大于在许多其他D/A转换器的情况（过采样的原理）。在每一个时钟周期期间输出信号可以精确地采用两个值之一，该两个值被称为“1”和“0”。因此，通过“1”和“0”的流来形成输出信号，其中，输出这些值所使用的数据率对应于德耳塔西格玛调制器的时钟速率。德耳塔西格玛调制器的输出信号也常常被称为比特流。德耳塔西格玛调制器的输出信号的平均值对应于输入信号的值。

在高分辨率D/A转换器中常常应用德耳塔西格玛调制器，因为这些由于过采样的原理而提供高信噪比。而且，在ASIC（专用集成电路）、CPLD（复杂可编程逻辑器件）和/或在FPGA（现场可编程门阵列）中能够相对简单地实现德耳塔西格玛调制器。在D/A转换器中的使用的情况下，德耳塔西格玛调制器的输入信号被数字值化。通常被比特流形成的德耳塔西格玛调制器的输出信号被模拟低通滤波器滤波，使得获得模拟信号，该模拟信号的值对应于输入信号的数字输入值。

依赖于要显示的（数字值的）输入信号的输入值，在德耳塔西格玛D/A转换器中，德耳塔西格玛调制器的输出信号具有“1”和“0”的不同关系。以这种方式，在“1”和“0”之间改变的发生频率也依赖于要显示的输入值。现在参见图1a-1c来描述这一点，在1a-1c中，在每种情况下，相对于时间t来绘制德耳塔西格玛调制器的输出信号AS。在时间轴上指示时钟周期。例如，通过一系列“0”来表示在德耳塔西格玛调制器的输出信号中可呈现的最小输入值，如图1a中所示。通过一系列“1”来表示最大的可呈现的输入值，如图1b中所示。在两种情况下，输出信号具有频率0Hz（最小频率）。当如在图1c中所示在德耳塔西格玛调制器的输出信号中按每一个时钟信号“0”和“1”交替时，达到在输出信号中的最大频率。因此，依赖于要表示的输入值，输出信号的频率在这种相对大的频率范围中变化。

模拟低通滤波器通常被设计来用于相对窄的频率范围，其中，它因此实现很好的滤波器特性曲线。实际频率与这个最佳频率范围的分离越大，则通常滤波器特性曲线越差。因为德耳塔西格玛调制器的输出信号的频率可以在宽的区域上变化，所以目前在德耳塔西格玛调制器D/A转换器中需要应用相对复杂的、模拟低通滤波器来用于对输出信号滤波。另一个问题是，在输出信号中，通常，沿（上升沿和下降沿）未理想地以相对于横坐标的直角延伸，如图1c中所示的那样。而是，在沿的区域中频繁地产生失真（比较图1c和1d中的上升沿2和下降沿3），如图1d中通过示例所示。因为这种失真，该信号在沿2、3的区域中偏离理想的矩形信号。常常通过电流隔离来传送输出信号，然后将该输出信号馈送到模拟低通滤波器。这通常导致沿2、3的另外的失真。该沿2、3的失真导致误差。例如，通常，模拟低通滤波发生，使得在时间上平均待滤波信号下的区域。因为这种失真，引起该平均的相应低通滤波的情况较之理想的矩形信号的偏离。另一个问题是这种误差随着沿的数目而变化。因为德耳塔西格玛调制器的输出信号的频率以及其沿的数目（每单位时间）可以在大范围内变化，源自失真而发生的误差不能通过常量偏移简单地校正。

对于数字值的测量值或数字化值的启动值要被转换为模拟电压或电流的情况，尤其出现这样的问题。特别在本申请的情况下，期望具有高度线性的尽可能精确的转换。

发明内容

基于这些考虑，本发明的目的是提供一种德耳塔西格玛D/A转换器，所述德耳塔西格玛D/A转换器在用于对输入信号显示的输入值的范围上使得能够进行尽可能精确的数模转换，而不用必须应用复杂（模拟）的滤波并且/或者执行复杂的纠错。

通过根据权利要求1的德耳塔西格玛D/A转换器来实现该目的。在从属权利要求中阐述了本发明的有益的另外的发展。