[发明专利]A/D转换系统

说明书

输入信号(Vin)在通过多个环路滤波器(13，14)传递之后，由量化器(7)量化。最末级环路滤波器(14)由用于产生输出信号的运算放大器(15)、用于对输入信号(Vin)采样的采样电容器(Cs)、用于对采样电容器(Cs)采样的信号积分的积分电容器(Cf)和多个用于切换信号路径的开关(S1到S7)形成。控制电路(20)控制开关(S1至S7)的开/关状态，以对采样电容器(Cs)和积分电容器(Cf)放电，且使得环路滤波器(14)重复采样操作和积分操作多次。控制电路(20)最后将采样电容器(Cs)和积分电容器(Cf)连接到与积分操作时的状态相反的状态并接通转换开关(S8)，使得A/D转换器(12)对环路滤波器(14)的输出信号进行A/D转换。

技术领域

本发明涉及一种A/D转换系统，其通过采用德耳塔-西格玛(ΔΣ)调制器而被配置为级联型。

背景技术

在通过采用德耳塔-西格玛调制器而配置的A/D转换系统中，由环路滤波器对输入信号，即电压信号进行滤波，并由量化器对环路滤波器的输出进行量化。在环路滤波器中使用的电容器的电容值有误差(变化)的情况下，包括电容器的环路滤波器的增益变得有错误，因此A/D转换结果变得有错误。在由无级联配置的单环路型的A/D转换系统对输入信号进行A/D转换的情况下，上述误差是可忽略的。不过，这需要很多操作周期和更长的时间以输出A/D转换结果。

在通过切换输入信号来对从多个传感器输出的输入信号相继进行A/D转换时，需要通过针对每个输入信号划分A/D转换周期来切换输入信号。因此，亦即，为了以高速切换输入信号，使用级联型的A/D转换系统。与没有级联配置的单环路型的A/D转换系统相比，级联型的A/D转换系统问题在于A/D转换误差的影响变得较大。

例如，JP 4862943(专利文献)公开了一种混合递增型德耳塔-西格玛A/D转换系统，这是级联型的一个范例。这种A/D转换系统消除了预定A/D转换周期末尾的转换误差。

然而，该专利文献的配置具有以下问题。根据该专利文献，利用输入信号对电容器充电，对输入信号进行采样，并根据执行量化操作的量化器的输出信号，反复将用作D/A转换操作中的参考信号的转换信号连接到电容器，从而执行一级德耳塔-西格玛调制。集成量化器的输出以产生A/D转换结果的较高位比特(更有效比特)。使用第一级德耳塔-西格玛调制的A/D转换系统容易出现因运算放大器增益限制造成的误差。需要放大器具有高增益，以对误差影响较不敏感。这样的放大器消耗更多功率，并需要大的电路面积。此外，为了改善第一级德耳塔-西格玛调制器A/D转换的分辨率，相对于更高级德耳塔-西格玛调制器需要更多的操作周期。于是难以增加转换比特数。

在该专利文献中，德耳塔-西格玛A/D转换系统被配置成混合递增型。亦即，在德耳塔-西格玛转换之后对积分器的输出进行A/D转换，以产生A/D转换结果的较低位比特，并将这样产生的较低位比特增加到由德耳塔-西格玛调制产生的较高位比特。根据混合递增型德耳塔-西格玛A/D转换器(这是级联型的一个范例)，用于德耳塔-西格玛调制的积分器输出中的误差影响A/D转换的精确度。因此，执行消除积分器误差的操作，从而改进A/D转换的精确度。然而，这种误差消除需要额外的操作周期，并增加了A/D转换所需的周期。

根据该专利文献，向所有的采样电容器供应转换信号，输入信号被输入到采样电容器。结果，满量程的A/D转换(A/D转换器能够转换输入信号的输入信号范围)和一定范围的转换信号变得相等。通常，输入信号的范围很少会超过电源电压的范围(电源和地之间的电压)。例如，在前级(pre-stage)提供放大器电路的情况下，输入信号的范围受到放大器电路的输出信号范围的限制(通常在电源电压的1/2和3/4)。