[发明专利]一种包含自适应增量调制的高精度模数转换器

说明书

本发明提供一种模数转换器，包括：模拟加法器，将模拟输入信号和反馈信号相减得到误差信号；积分器，与模拟加法器相连，对误差信号积分得到积分信号；比较器，将误差信号和积分信号的和与零电平进行比较得到比较信号；量化器，与比较器相连，将比较信号转化为一位二进制数字的量化信号；自适应增量转换器，与量化器相连，用于跟踪连续的多个量化信号以输出数字跟踪信号，所述被跟踪的连续的量化信号的个数大于或等于2，所述数字跟踪信号的位数大于或等于2；数模转换器，与自适应增量转换器和模拟加法器相连，将数字跟踪信号转化为模拟的反馈信号后输送至模拟加法器。其中积分器用于对量化噪声进行噪声整形，可以大大降低信号带宽内的量化噪声。

技术领域

本发明涉及模数转换器技术领域，特别涉及一种高精度的包含自适应增量调制的模数转换器。

背景技术

随着数字电子技术的迅速发展，各种数字设备，特别是各种处理器的应用日益广泛，几乎渗透到国民经济的所有领域之中。处理器只能够对数字信号进行处理，处理的结果还是数字量。而自然界中的变量往往是连续变化的模拟量，例如力，位移，速度等。这些模拟量先要经过传感器变成电压或者电流信号，然后再转换成数字量，才能够送往处理器进行处理，这就需要模拟数字转换器，即模数转换器（ADC）。模数转换器具有非常重要的地位，对其性能，功耗和成本的优化是几十年来模数转换器的改进方向。

根据采样频率的不同，模数转换器可以分为两类：奈奎斯特采样模数转换器和过采样模数转换器。奈奎斯特采样模数转换器的采样频率等于两倍信号带宽，采样频率低，但其精度非常依赖于抗混叠滤波器阻容元件的精度，制造成本高。过采样模数转换器的采样频率远高于信号带宽，只需要简单的抗混叠滤波器，制造成本低，性能好，被广泛采用。增量调制器和sigma delta模数转换器是过采样模数转换器的典型代表。

增量调制器最早发明于20世纪40年代，用于对语音信号进行模数转换，编码和解码。后来受限于二阶模拟跟随环路的稳定性问题，后面的发展主要局限于数字调制器领域。1970年Greefkes和Riemens发明了连续可变斜率增量调制CVSD，用于对数字语音信号进行调制压缩。而在模拟调制领域，sigma delta模数转换器克服了增量调制器高阶不稳定的问题，成为高性能ADC的主力。然而sigma delta模数转换器主要由模拟积分器构成，而且高性能的sigma delta模数转换器一般要进行高阶的噪声整形，即需要多个模拟积分器。由于模拟电路相对于数字电路结构复杂，设计难度大，功耗高，逐渐限制了sigma delta模数转换器的应用。

用易于设计的数字模块尽可能的替代复杂的模拟模块，是高精度模数转换器的一个发展方向。因此，如何充分发挥增量调制器的潜质并将其更好地应用于模数转换器中，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于充分发挥增量调制器的优势，用易于设计的数字模块尽可能的替代复杂的模拟模块，提供一种高精度的包含自适应增量调制的模数转换器。

为达上述目的，本发明提出了一种包含自适应增量调制的模数转换器，包括：

模拟加法器，用于对模拟输入信号和反馈信号执行减法操作，以得到误差信号；

积分器，与所述模拟加法器的输出端相连，用于对所述误差信号进行积分运算，得到积分信号；

比较器，与所述模拟加法器及所述积分器均相连，用于将所述误差信号和所述积分信号的和与零电平进行比较，输出一比较信号；当所述误差信号和所述积分信号的和大于零，则所述比较信号为高电平；当所述误差信号和所述积分信号的和小于零，则所述比较信号为低电平；

量化器，与所述比较器的输出端相连，将所述比较信号转化为量化信号，所述量化信号为一位二进制数字信号；