[发明专利]模数转换装置和模数转换方法

说明书

本发明提供一种模数转换装置和模数转换方法。所述模数转换装置包括：接收模拟输入信号的放大器，连接到放大器的输出端的模数转换器，和连接在模数转换器的输出端和放大器的输入端之间的带数模转换器的负反馈回路。所述模数转换方法包括：将模拟输入信号输入到放大器放大，放大后的模拟信号经模数转换器转换为数字输出信号，同时，该数字输出信号经过带数模转换器的负反馈回路反馈到放大器的输入端。本发明能保证模拟输入信号幅度在一个大的变化范围内，输出最大而不失真的数字信号，具有高线性度。

技术领域

本发明涉及电子通讯领域使用的模数转换装置，还涉及模数转换方法。

背景技术

模数转换器在电子及通讯领域广泛应用。模数转换器将模拟电信号变换成数字电信号。模数转换器存在一个应用和实际上的限制，即：当输入模拟信号幅度大时，输出的数字信号会出现失真从而限制和缩小了模数转换器的动态范围。作为一个高精度的模数转换器或方法，Sigma-Delta模数转换器（ΣΔADC）在近20年得到了极其广泛地应用，比如每一个手机里都有3个以上的ΣΔADC。高精度的ΣΔADC需要高阶回路或高速时钟，高速时钟功耗大、设计难度高、产品合格率低、工艺要求高（见Z.M.Shi,(Invited),“Sigma-Delta ADCand DAC for Digital Wireless Communication”,Proc.IEEE Radio FrequencyIntegrated Circuits Symposium,p57,1999）、高阶稳定性差。ΣΔADC在正常工作时输出交替密度随信号而变的“0”和“1”，例如模拟信号变大时，会输出更多的的“1”，模拟信号变小时，会输出更多的“0”。但是高阶ΣΔADC不容易稳定，其不稳定时会输出很多连续的“0”或“1”，这些连续的“0”和“1”并不真实反映信号变小或变大，造成模数转换的误差。高阶ΣΔADC的稳定性是业界长期研究的疑难课题之一。

在实际应用中，模拟信号需经前置放大器放大然后给模数转换器作为输入信号。能保证模拟输入信号幅度在一个大的变化范围内，输出最大而不失真的数字信号的高线性度的模数转换装置是理想和实际系统所追求的。

发明内容

针对上述失真问题，本发明提出了一种模数转换装置和模数转换方法。

所述模数转换装置，包括：接收模拟输入信号的放大器，连接到放大器的输出端的模数转换器，和连接在模数转换器的输出端和放大器的输入端之间的带数模转换器的负反馈回路。

进一步，所述放大器包括运算放大器和第一电阻R0和第二电阻R1，第一电阻R0连接在运算放大器的输入端和输出端之间，第二电阻R1一端连接所述模拟输入信号，另一端连接所述运算放大器的输入端。

进一步，所述负反馈回路包括第三电阻R2，所述数模转换器的输入端连接所述模数转换器的输出端，所述数模转换器的输出端通过第三电阻R2连接到所述放大器的输入端。

进一步，第二电阻R1和第三电阻R2为可调电阻。

进一步，所述数模转换器为Sigma-Delta数模转换器，所述模数转换器为Sigma-Delta模数转换器。

进一步，所述数模转换器和所述模数转换器使用同一时钟信号。

进一步，本发明的模数转换装置还包括低通滤波器，低通滤波器的输入端连接运算放大器的输入端，输出端连接运算放大器的输出端。

进一步，所述放大器、所述模数转换器，和所述数模转换器为单端结构或差分结构。

本发明的模数转换方法，包括：将模拟输入信号输入到放大器放大，放大后的模拟信号经模数转换器转换为数字输出信号，该数字输出信号经过带数模转换器的负反馈回路反馈到放大器的输入端。

本发明的模数转换装置和模数转换方法能保证模拟输入信号幅度在一个大的变化范围内，输出最大而不失真的数字信号，具有高线性度。