[发明专利]一种高精度增量型模数转换器及其转换方法

说明书

本发明公开了一种高精度增量型模数转换器及其转换方法，包括：依次连接的输入信号判定单元100、逻辑控制单元200、模拟信号增益放大器300、量化输出单元400和数字码平移单元500，逻辑控制单元200连接数字码平移单元500。在实现高精度的基础上，同时有效的提升了增量型ΣΔ模数转换器整体的积分非线性和微分非线性，改善了增量型模数转换器在接近输入范围最大值和最小值时，量化误差偏大的固有缺陷。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，具体涉及一种高精度增量型模数转换器及其转换方法。

背景技术

现有的增量型ΣΔ模数转换器，在输入信号V_in接近量化范围的最大值或者最小值时，其量化得到的输出码值会存在丢码和误码的现象，直接导致模数转换器的积分非线性和微分非线性恶化，并导致模数转换器输出量化精度的下降。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高精度增量型模数转换器及其转换方法，在实现高精度的基础上，同时有效的提升了增量型ΣΔ模数转换器整体的积分非线性和微分非线性，改善了增量型模数转换器在接近输入范围最大值和最小值时，量化误差偏大的固有缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高精度增量型模数转换器，包括：依次连接的输入信号判定单元、逻辑控制单元、模拟信号增益放大器、量化输出单元和数字码平移单元，所述逻辑控制单元连接所述数字码平移单元；

所述输入信号判定单元，用于在开始量化之前，对输入信号进行分区判定，所述输入信号所在区间包括接近量化范围的最大值V_H的区间、接近量化范围的最小值V_L的区间和远离V_H和V_L的区间；

所述模拟信号增益放大器，用于在所述逻辑控制单元的控制下，根据所述输入信号所在区间，对所述输入信号选择不同的闭环增益后输出至所述量化输出单元进行量化；

所述数字码平移单元，用于在所述逻辑控制单元的控制下，根据所述输入信号所在区间，将所述输入信号经量化得到的数字码进行平移解调并输出量化结果，或者直接输出量化结果。

进一步，如上所述的一种高精度增量型模数转换器，所述输入信号判定单元包括4个比较器，其中，第一比较器和第二比较器的参考电压为量化范围的最大值V_H，第三比较器和第四比较器的参考电压为量化范围的最小值V_L；

在开始量化之前，将输入信号在所述4个比较器中同时进行比较；

当所述第一比较器和所述第二比较器的输出不同且所述第三比较器和所述第四比较器的输出相同时，则判定所述输入信号所在区间为接近量化范围的最大值V_H的区间；

当所述第一比较器和所述第二比较器的输出相同且所述第三比较器和所述第四比较器的输出不同时，则判定所述输入信号所在区间为接近量化范围的最小值V_L的区间；

当所述第一比较器和所述第二比较器的输出相同且所述第三比较器和所述第四比较器的输出相同时，则判定所述输入信号所在区间为远离V_H和V_L的区间。

进一步，如上所述的一种高精度增量型模数转换器，所述第一比较器和所述第二比较器为正常设计的比较器，所述第三比较器和所述第四比较器的正负输入端设计成存在几十mV量级的失调电压。

进一步，如上所述的一种高精度增量型模数转换器，所述模拟信号增益放大器具体用于：

若所述输入信号所在区间为接近量化范围的最大值V_H的区间，在所述逻辑控制单元的控制下，选择闭环增益为0.5倍，将所述输入信号施加除以2的调制后输出至所述量化输出单元进行量化；