[发明专利]Sigma-Delta模数转换器

说明书

一种Sigma‑Delta模数转换器，包括采样保持单元、放大单元、电压比较单元、输入斩波单元以及输出斩波单元；所述输入斩波单元适于对第一输入信号和第二输入信号进行斩波处理以获得并发送第一处理信号和第二处理信号至所述采样保持单元，所述第一输入信号和所述第二输入信号为差分信号；所述输出斩波单元适于对所述电压比较单元输出的第一比较信号和第二比较信号进行斩波处理以获得所述Sigma‑Delta模数转换器的输出信号。本发明提供的Sigma‑Delta模数转换器利用斩波技术消除了因温漂和低频噪声引起的失调。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种Sigma-Delta模数转换器。

背景技术

随着数字电子技术的迅速发展，各种数字设备，特别是数字电子计算机的应用日益广泛，几乎渗透到国民经济的所有领域之中。数字计算机只能够对数字信号进行处理，处理的结果还是数字量，它在用于生产过程自动控模数转换器制的时候，所要处理的变量往往是连续变化的物理量，如温度、压力、速度等都是模拟量，这些非电子信号的模拟量先要经过传感器变成电压或者电流信号，然后通过模数转换器转换成数字量，才能够送往计算机进行处理。

Sigma-Delta模数转换器因具有高分辨率、高集成度、低成本等优势，在集成电路领域得到了广泛的应用。图1是现有的一种Sigma-Delta模数转换器。参考图1，所述Sigma-Delta模数转换器包括采样保持单元11、放大单元12以及电压比较单元13。

所述采样保持单元11包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6、第七开关K7、第八开关K8、第九开关K9、第十开关K10、第一电容C1以及第二电容C2，所述第一开关K1的控制端和所述第二开关K2的控制端适于输入第一采样信号S1，所述第三开关K3的控制端和所述第四开关K4的控制端适于输入第二采样信号S2，所述第五开关K5的控制端和所述第六开关K6的控制端适于输入第三采样信号S3，所述第八开关K8的控制端和所述第十开关K10的控制端适于接收所述电压比较单元13输出的第一比较信号B1，所述第七开关K7的控制端和所述第九开关K9的控制端适于接收所述电压比较单元13输出的第二比较信号B2。所述第八开关K8和所述第九开关K9适于控制所述采样保持单元11接收第一参考电压Vrefp，所述第七开关K7和所述第十开关K10适于控制所述采样保持单元11接收第二参考电压Vrefn，所述第一参考电压Vrefp与所述第二参考电压Vrefn电压差即为所述Sigma-Delta模数转换器能够转换的最大电压。

所述放大单元12包括运算放大器OPA、第三电容C3以及第四电容C4。

所述电压比较单元13包括电压比较器Comp，所述电压比较器Comp的同相输出端适于输出所述第一比较信号B1，即所述电压比较器Comp的同相输出端连接所述第八开关K8的控制端和所述第十开关K10的控制端；所述电压比较器Comp的反相输出端适于输出所述第二比较信号B2，即所述电压比较器Comp的反相输出端连接所述第七开关K7的控制端和所述第九开关K9的控制端。将所述第二比较信号B2和所述第一比较信号B1转换为单端信号，所述单端信号作为数字滤波器的输入进行数字信号处理。所述Sigma-Delta模数转换器中各器件的连接关系参考图1所示，在此不再赘述。

图2示出了图1中各采样信号的波形示意图。具体地，所述第一采样信号S1、所述第二采样信号S2以及所述第三采样信号S3为频率和占空比相同的采样信号，各信号为高电平时控制相应的开关闭合，各信号为低电平时控制相应的开关断开。

所述采样保持单元11适于对待转换的电压与参考电压之间的差值进行采样和保持，输出第一采样电压U_S1和第二采样电压U_S2。第一输入信号Vinp和第二输入信号Vinn为差分信号，所述第一输入信号Vinp和所述第二输入信号Vinp的差值即为所述待转换的电压。所述第三开关K3和所述第四开关K4的连接端适于输入参考电位Vcm。