[实用新型]新型高通斩波Delta-Sigma模数转换器

说明书

一、技术领域

本实用新型是一种新型高通斩波Delta-Sigma模数转换器，属于模拟集成电路设计技术领域。

二、背景技术

Delta-Sigma模数转换器广泛应用于高精度模拟-数字转换，尤其对如传感器，生物信号获取等低频应用。在这些应用中，Delta-Sigma 模数转换器需要处理诸如心电波，脑电波等低频信号。所以需要Delta-Sigma 模数转换器具有低直流失调、低闪烁噪声的特性。

斩波稳定技术是一种常用的减少直流直流失调和闪烁噪声的方法，传统的斩波Delta-Sigma模数转换器可以消除放大器本身产生的直流失调和闪烁噪声，却无法消除通路其他部分，比如开关电容等产生的直流失调和闪烁噪声。

三、实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出了全新高通斩波Delta-Sigma模数转换器及实现方案，此种Delta-Sigma模数转换器相比传统Delta-Sigma模数转换器，可以大大降低电路直流失调和闪烁噪声，使其应用于高精度低频应用成为可能。

本实用新型的一种高通斩波Delta-Sigma模数转换器可以降低输出直流失调与闪烁噪声，使应用于高精度低频应用成为可能。

本实用新型的高通斩波Delta-Sigma模数转换器是通过以下技术方案来实现的：

本Delta-Sigma模数转换器，斩波电路两部分组成。

现有技术中典型的斩波Delta-Sigma模数转换器结构如图1所示。Vin信号先通过开关电容采样电路进行采样，再由放大器反馈电路产生模拟输出，最后经过量化器产生数字输出。

斩波电路位于放大器两端如图2，输入信号频率f_in为低频，Delta-Sigma模数转换器的采样频率f_s为高频。则斩波频率f_s/2也为高频。经过第一斩波电路后，有用信号被调制到（f_s/2-f_in）为高频，而放大器产生的直流失调和闪烁噪声处于低频，后者对前者没有影响。再经过第二斩波电路有用信号被调制还原到f_in，放大器产生的直流失调和闪烁噪声被调制到为高频。此文中，统称图2的电路为斩波放大器电路。此电路仅对于放大器本身产生的直流失调和闪烁噪声有抑制作用，却无法消除通路其他部分，比如开关电容等产生的直流失调和闪烁噪声。

本实用新型的原理是，如图3所示，本高通斩波Delta-Sigma模数转换器是在典型的斩波Delta-Sigma模数转换器（图1）基础上，通过改变电路连接方式，及多引入一对斩波对（斩波电路），可以完全改变电路通路中的通带特性，消除电路中所有开关电容的直流失调和闪烁噪声。此新型的高通斩波Delta-Sigma模数转换器，输入信号Vin连接第一斩波电路，再经过开关电容采样保持电路(C₁,Φ₁,Φ₂)进行采样，采样信号输入原斩波放大器（图1）的输入中间点X3/X4，，而不是类似传统的斩波Delta-Sigma模数转换器，原输入斩波放大器的输入点X1/X2。而产生的模拟输出信号取自原斩波放大器（图1）的输出中间点X5/X6，而不是类似传统的斩波Delta-Sigma模数转换器，取自原斩波放大器的输出点X7/X8。反馈电容C_h1，以及原输入斩波放大器的输入点X1/X2，原斩波放大器的输出点X7/X8均处于第二斩波电路与第三斩波电路之间。原斩波放大器的输出中间点X5/X6直接作为模拟输出信号，最后模拟输出信号经过量化器，再经过第四斩波电路，产生最终的数字输出信号。