[实用新型]一种基于增量调制的模数转换器

说明书

本实用新型公开了一种基于增量调制的模数转换器，包括抗混叠滤波器、增量调制器和数字抽取滤波模块；所述抗混叠滤波器的输入端接收待转换的模拟信号，抗混叠滤波器的输出端与增量调制器连接，所述增量调制器的输出端通过数字抽取滤波模块对外输出得到的数字信号。本实用新型在设计增量调制器时，首先通过第一积分器对输入信号进行积分，使信号高频分量幅度下降，减小信号的斜率，然后再进行增量调制，进而有效避免了信号斜率过载的问题；在设计数字抽取滤波模块时，在高采样率对数据进行多次级联累加操作，紧接着通过降采样的方式进行数据抽取，再进行多次级联的差分操作，实现了数字滤波与抽取的有效结合，并且能够保证数据处理的稳定性。

技术领域

本实用新型涉及模数转换，特别是涉及一种基于增量调制的模数转换器。

背景技术

在包含Σ-Δ 调制器（也称综合增量调制器）的ADC（Σ-ΔADC）中，对于一个连续信号，如果采样间隔很小，相邻采样点间的信号幅度不会变化太大，若将前后两点的差值进行量化同样可以代替连续信号所含的信息。增量调制器中，量化器用来对两次采样点之间的差值进行量化，并通过积分器则对量化的差值进行求和，以形成最终采样值。增量调制器的量化噪声由两部分构成，即普通量化噪声和过载量化噪声。当采样间隔足够小，信号幅度变化不超过量化台阶Δ时，量化噪声为普通量化噪声。而在一个采样间隔内，信号幅度变化超过量化台阶，也就是存在斜率过载时，积分器无法跟踪信号的变化时，量化噪声为过载噪声，显然，信号的斜率过载是影响增量调制器性能；

同时，对于增量调制器输出的信号，Σ-Δ调制器对量化噪声整形以后，将量化噪声移到所关心的频带以外，整形的量化噪声可采用数字滤波器滤除。在Σ-ΔADC中，常常将抽取与数字滤波结合在一起。这样做可以提高计算效率。众所周知，有限冲击响应(FIR)滤波器简单地对输入采样值进行流动加权平均计算(权值大小分别由滤波器的各个系数决定)。在通常情况下，每一个输入采样值应对应一个滤波器输出。然而，如果希望对滤波器输出进行抽取，即用较低的频率对滤波器输出进行重采样，就没有必要对每一次采样输入都进行滤波输出计算。在这种情况下，只需按抽取的速率进行计算即可，这样可以大大提高计算过程的效率。然而，如果使用无限冲击响应(IIR)滤波器，由于其中含有反馈，因此不能将数字滤波与抽取结合在一起。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于增量调制的模数转换器，能够有效避免信号斜率过载对增量调制器的影响，实现了数字滤波与抽取的有效结合，并保证了数据处理的稳定性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于增量调制的模数转换器，包括抗混叠滤波器、增量调制器和数字抽取滤波模块；

所述抗混叠滤波器的输入端接收待转换的模拟信号，抗混叠滤波器的输出端与增量调制器连接，所述增量调制器的输出端通过数字抽取滤波模块对外输出得到的数字信号。

其中，所述增量调制器包括第一积分器、差分放大器、量化器、第二积分器、微分器、第三积分器、1位的DAC；

所述第一积分器的输入端接入抗混叠滤波器输出的模拟信号，第一积分器的输出端与所述差分放大器的同相输入端连接，差分放大器的输出端与量化器连接，所述量化器的输出端分别与第二积分器和第三积分器连接，所述第三积分器的输出端通过1位的DAC连接到所述差分放大器的反相输入端，所述第二积分器的输出端与微分器连接，由所述微分器对外输出信号，并传输给数字抽取滤波模块。

其中，所述数字抽取滤波模块包括降采样器、累加滤波模块和差分滤波模块；

所述累加滤波模块包括多个级联的累加滤波单元；每一个累加滤波单元均包括加法器和第一低通滤波器；

每一个累加滤波单元中，加法器的第一输入端与连接到该累加滤波单元的信号输入端口，加法器的输出端与第一低通滤波器连接，第一低通滤波器的输出端与该累加滤波单元的信号输出端口连接，所述第一低通滤波器的输出端还与加法器的第二输出端连接；