[发明专利]ΔΣ调制器、ΔΣ调制型A/D转换器以及增量式ΔΣ调制型A/D转换器

说明书

本发明涉及ΔΣ调制器、ΔΣ调制型A/D转换器以及增量式ΔΣ调制型A/D转换器。ΔΣ调制器(1)包括具有采样电容器(Cs)的输入电路(2)、积分电路(3)、量化器(4)以及具有DAC电容器(Cd)的D/A转换器(6)。输入电路(2)在采样时段中将模拟输入电压(Vin)接收进采样电容器(Cs)中并在保持时段中将电荷传输至积分电路(3)。D/A转换器(6)将选择开关(Sdt，Sdm，Sdb)在采样时段中基于量化器(4)的数字输出所连接至的模拟电势接收进DAC电容器(Cd)中并且在保持时段中从积分电路(3)中减去电荷。此时，由于输入电路(2)和D/A转换器(6)被设定为使得保持时段彼此不重叠，因此抑制了由于反馈因子的降低而引起的误差。

技术领域

本发明涉及用于A/D转换的ΔΣ调制器、ΔΣ调制型A/D转换器以及增量式ΔΣ调制型A/D转换器。

背景技术

在传统的ΔΣ调制型A/D转换器中，如JP 2014-146893A中所例示的，模拟输入电压由采样电容器采样，并且充电的采样电容器的电荷被转移到连接在放大器的输入端子和输出端子之间的积分电容器。在D/A转换器输出作为放大器的输出电压的量化结果的模拟电压的部分中提供了DAC电容器。

模拟电压由DAC电容器产生，并且从累积在积分电容器中的电荷中减去与产生的电压相对应的电荷。通过重复这样的处理，重复量化以获得数字输出。

在这种情况下，采样电容器的用于将与采样电容器中所累积的输入电压相对应的电荷量传送至积分电容器的保持时段与DAC电容器的用于从积分电容器减去累积在DAC电容器中的与量化结果相对应的电荷量的保持时段相同。结果，采样电容器、DAC电容器和积分电容器同时连接。由于降低了反馈因子并且降低了放大器增益，因此降低了计算精度。

通常，用作A/D转换器的转换目标的输入信号通过设置在A/D转换器的前级中的驱动器电路输入到A/D转换器。在ΔΣ调制型A/D转换器中，由于使用过采样，因此需要高速驱动器电路，该过采样对待要转换的输入信号进行高速重复采样。

发明内容

本发明针对上述情况且目的在于提供一种ΔΣ调制器以及使用ΔΣ调制器的一种ΔΣ调制型A/D转换器和一种增量式ΔΣ调制型A/D转换器，该ΔΣ调制器防止在保持时段由反馈因子的降低而导致的精度降低。

根据本发明，ΔΣ调制器包括输入电路、D/A转换器、积分电路、量化器以及控制电路。输入电路被配置为在输入电路的采样时段中将与模拟输入电压相对应的电荷存储在采样电容器中并在输入电路的保持时段中传输采样电容器的电荷。D/A转换器被配置为根据量化结果在DAC转换器的采样时段中将与多个模拟电势中的一个相对应的电荷存储在DAC电容器中并在DAC转换器的保持时段中传输DAC电容器的电荷。积分电路被配置为对存储在输入电路中的电荷和存储在D/A转换器中的电荷进行积分。量化器被配置为量化积分电路的输出。控制电路被配置为基于量化器的量化结果来控制输入电路和D/A转换器的采样时段和保持时段。控制电路被配置为进一步控制输入电路的保持时段和D/A转换器的保持时段彼此不重叠。

根据上述配置，在输入电路在采样时段中将与模拟输入电压相对应的电荷存储在采样电容器中并且随后在保持时段中将存储的电荷传输至积分电路的状态下，D/A转换器不执行保持操作。此外，在D/A转换器在保持时段从积分电路减去DAC电容器中存储的对应于与量化结果相对应的模拟电势的电荷的状态下，输入电路不执行保持操作。因此，在保持时段中，采样电容器和DAC电容器不直接电连接。结果，避免了由于反馈因子的降低而导致的精度降低。

在这种情况下，保持时段中的反馈因子在保持时段重叠的状态下由以下等式(1)表示，其中Cf，Cd和Cs分别表示积分电容器Cf、DAC电容器Cd和采样电容器Cs的电容。

在采样电容器Cs的保持时段不重叠的状态下，将保持时段中的反馈因子表示为以下等式(2)并将DAC电容器Cd在保持时段中的反馈因子表示为以下等式(3)。