[实用新型]一种电容共享结构的Sigma-Delta调制器

说明书

本实用新型涉及模数转换器中的调制器技术领域，具体涉及一种电容共享结构的Sigma‑Delta调制器，其包括顺序连接的信号输入端、开关电容电路、减法器、积分器和一位量化器以及数模转换器；一位量化器的输出端与数模转换器的输入端连接，数模转换器的输出端与减法器的反向输入端连接；本实用新型的调制器能够减少调制器中的积分器的输入端并联电容的数量和总大小，从而降低调制器来自开关电容热噪声的贡献，提高调制器的动态范围，而且减小了芯片的占用面积，此外，开关电容电路对节点的寄生电容不敏感，能减小寄生参数的影响。

技术领域

本实用新型属于模数转换器中的调制器技术领域，具体涉及一种电容共享结构的Sigma-Delta调制器。

背景技术

模数转换器的功能是将时间和幅度上都连续的信号转变为时间和幅度上都离散的数字信号。各种模拟世界的信号，如声音、图像等物理量都要通过模数转换器的转换，变成数字信号，才能给DSP(Digital Signal Processer，数字信号处理器)或CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)等计算处理。根据结构的不同，模数转换器可分为全并行结构、逐次逼近结构、流水线结构和Sigma-Delta结构。Sigma-Delta结构的模数转换器由Sigma-Delta调制器和数字滤波器组成。Sigma-Delta调制器通过噪声整形和过采样，将量化噪声移到感兴趣的频带外，数字滤波器再将带外信号滤除。

根据Sigma-Delta调制器内滤波器的反馈环路，可以将Sigma-Delta调制器大致分为单环结构和级联结构；根据滤波器的阶数可以将Sigma-Delta调制器分为单阶和多阶结构；根据量化器的精度又可以将Sigma-Delta调制器分为单比特量化结构和多比特量化结构；根据积分器的类型可以将Sigma-Delta调制器分为离散时间结构和连续时间结构。

目前，现有的高精度模数转换器以Sigma-Delta类型为主，或者是该结构的变种，或者是包含该结构的混合方式。目前，现有的高精度模数转换器主要包括两类：采用开关电容电路实现离散时间类型和采用跨导-电容(Gm-C)电路实现连续时间类型。其中，在开关电容电路实现离散时间的Sigma-Delta调制器这一类中，传统的Sigma-Delta调制器是将信号采样、数模转换反馈、输入共模稳定三条路径分别独立设计，在两相非交叠时钟下完成采样相和积分相，实现Sigma-Delta调制器功能：输出的信号预测并跟随输入的信号。但是，由于开关电容电路存储电路热噪声的器件是电容，当积分器输入端同时并联的电容越多时，存储的噪声电荷越多，继而积分到积分电容上的噪声电荷也越多，会产生越多的等效输入噪声，从而减小调制器的动态范围，降低调制器性能。此外，现有的Sigma-Delta调制器中的开关电容电路中的电容普遍很多，占用了较大的芯片面积。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，为解决现有的Sigma-Delta调制器存在的上述缺陷，本实用新型提出了一种电容共享结构的Sigma-Delta调制器，该调制器中的信号流既有前向路径也有反馈路径，通过两相非交叠时钟，控制调制器的采样、反馈和积分操作，基于开关电容电路的电容共享结构，重复利用采样电容和反馈电容中的较小者，具体地，当缩放系数大于反馈系数时，在采样相时，重复利用采样电容和反馈电容中的较小者，将其和采样电容之和作为最终的采样电容；当缩放系数小于反馈系数时，在积分相时，重复利用采样电容和反馈电容中的较小者，将其和反馈电容之和作为最终的反馈电容；减少调制器中的积分器的输入端并联电容的数量和总大小，从而降低调制器来自开关电容热噪声的贡献，提高调制器的动态范围，而且减小了芯片的占用面积，此外，开关电容电路对节点的寄生电容不敏感，能减小寄生参数的影响。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种电容共享结构的Sigma-Delta调制器，该调制器为离散时间型的Sigma-Delta调制器，其包括顺序连接的信号输入端、开关电容电路、减法器、积分器和一位量化器以及数模转换器；一位量化器的输出端与数模转换器的输入端连接，数模转换器的输出端与减法器的反向输入端连接；