低噪聲過采樣模數轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種低噪聲過采樣模數轉換器。
【背景技術】
[0002]在集成電路特別是數模混合集成電路中，過采樣噪聲整形電路系統是非常重要的系統電路之一。在過采樣噪聲整形電路中，噪聲的主要來源是量化噪聲、運算放大器噪聲、以及電容噪聲等。在高精度、低頻率的應用中對整個系統噪聲的要求尤其高，例如在電能計量、音頻處理等電路中，均需要低頻噪聲足夠小并且線性度足夠好。
[0003]現有技術中已經存在一些用來抑制噪聲以提高信噪比的方法，由于過采樣噪聲整形模數轉換器中的第一級運放器的噪聲起了主要作用，因此，現有技術中一般都在第一級運放噪聲失調進行處理，例如雙采樣關聯噪聲消除、電容存儲失調消除、調制解調技術等等；或者在過采樣的系統的前面加上低噪聲的緩沖器。
[0004]但是，上述方法仍然存在很多問題。尤其是其中的調制解調的方法，其實際的效果并不理想。如圖1所示，為現有技術中采用調制解調方案的低噪聲過采樣模數轉換器的結構示意圖，其在過采樣模數轉換器的第一級運算放大器之前設置了調制器，在其后設置了解調器。該方案的技術效果如圖2所示，圖2中的(I)表示低頻輸入信號的頻譜，其中fs為輸入信號的中心頻率；(2)表示信號進入過采樣模數轉換器后經過調制器調制之后的頻譜，其中低頻輸入信號的中心頻率被調制到了高頻fc+fs，以fn為中心頻率的波形為引入的噪聲；(3)表示信號經過解調器之后的頻譜，其中低頻輸入信號的中心頻率被還原為低頻fs，而此時噪聲的中心頻率被失調調制到了高頻fc+fn ; (4)表示經過過采樣模數轉換器后的信號頻譜，由于過采樣噪聲整形系統本身就包含有調制效果，因此有可能將原本已經調制到高頻fc+fn的噪聲信號再次調制到低頻，如圖中所示的以fc+fn-fsd為中心頻率的噪聲信號，從而使得在整個噪聲整形過程中不能夠將噪聲濾除，導致降噪效果較差。
[0005]另外，現有技術中的這種降噪方案，通常還需要在整個噪聲整形系統的前面加上低噪聲緩沖器，這通常需要較大的面積，從而增加整個系統的功耗。
[0006]因此，如何降低過采樣噪聲整形模數轉換器的低頻噪聲是本發明所要解決的問題。
【發明內容】
[0007]為此，本發明提供了一種低噪聲過采樣模數轉換器，包括順次連接的調制器、過采樣模數轉換器、和解調器，其中，所述調制器對低頻輸入信號進行調制，將所述低頻輸入信號調制到高頻；所述過采樣模數轉換器對所述調制器的輸出信號進行過采樣噪聲整形；所述解調器對所述過采樣模數轉換器的輸出信號進行解調，將所述過采樣模數轉換器的輸出信號中的高頻信號解調到低頻。其中，所述低頻指頻率小于5KHz的頻段，所述高頻指頻率大于1KHz的頻段。
[0008]優選地，所述調制器為調制開關，所述解調器為解調開關。
[0009]本發明的低噪聲過采樣模數轉換器，能夠有效地抑制過采樣模數轉換器的低頻頻段的噪聲，并且系統面積小功耗低，可以應用在很多對低頻噪聲性能要求較高的環境。
【附圖說明】
[0010]圖1為現有技術中采用調制解調方案的低噪聲過采樣模數轉換器的結構示意圖；
[0011]圖2為圖1所示低噪聲過采樣模數轉換器的頻譜變換示意圖；
[0012]圖3為本發明的低噪聲過采樣模數轉換器的結構示意圖；
[0013]圖4為本發明的低噪聲過采樣模數轉換器的一個實施方式的結構示意圖；
[0014]圖5為圖4中的調制器的結構示意圖；
[0015]圖6為圖4中的解調器的結構示意圖；
[0016]圖7為本發明的低噪聲過采樣模數轉換器的頻譜變換示意圖；
[0017]圖8為本發明的低噪聲過采樣模數轉換器與圖1所示方案的低頻噪聲抑制效果的對比圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明的低噪聲過采樣模數轉換器作進一步的詳細描述，但不作為對本發明的限定。
[0019]如圖3所示，本發明的低噪聲過采樣模數轉換器，包括順次連接的調制器、過采樣模數轉換器、和解調器，其中，調制器對低頻輸入信號進行調制，將低頻輸入信號調制到高頻；過采樣模數轉換器對調制器的輸出信號進行過采樣噪聲整形；解調器對過采樣模數轉換器的輸出信號進行解調，將過采樣模數轉換器的輸出信號中的高頻信號解調到低頻。
[0020]本發明的低噪聲過采樣模數轉換器，在過采樣模數轉換器的輸入端增加一個調制器，把信號調制到高頻，在進行完過采樣噪聲整形之后，再進行解調，把信號還原到原來的頻率，并且把過采樣噪聲整形系統的噪聲調制到高頻，這樣就可以獲得比較好的低頻特性。
[0021]如圖4-6為本發明的低噪聲過采樣模數轉換器的一個實施方式，其中，調制器為調制開關，解調器為解調開關，均通過時鐘信號來控制開關的交替導通看，從而實現調制和解調的功能。
[0022]下面結合圖7來說明本發明的低噪聲過采樣模數轉換器的技術效果。圖7中的
(I)表示低頻輸入信號的頻譜，其中心頻率為fs;(2)表示經過調制器后的信號的頻譜，調制器將低頻輸入信號調制到高頻fc+fs，圖中以fn為中心頻率的波形為引入的噪聲；(3)表示經過過采樣模數轉換器的過采樣噪聲整形、以及經過解調器解調之后的信號波形，可見，在進行完過采樣噪聲整形之后，解調器對過采樣模數轉換器的輸出信號進行解調，把其中的位于高頻頻段fc+fs的信號還原到原來的低頻頻率fs，并且把過采樣噪聲整形系統的噪聲從原來的頻率fn調制到高頻fc+fn。
[0023]因此，本發明的低噪聲過采樣模數轉換器，能夠有效地抑制過采樣模數轉換器的低頻頻段的噪聲，獲得比較好的低頻特性。參照圖8的仿真對比圖，其中，曲線100為現有的低噪聲過采樣模數轉換器的噪聲抑制的性能曲線，曲線200為本發明的低噪聲過采樣模數轉換器的噪聲抑制的性能曲線，由此能夠直觀地看出本發明的低噪聲過采樣模數轉換器相比于現有技術中的方案，在低頻噪聲抑制方面，有很大的提升。
[0024]同時，不需要使用大面積的元器件(例如，低噪聲緩沖器等)，使得系統面積小功耗低，可以應用在很多對低頻噪聲性能要求較高的環境。
[0025]本文中描述的低頻指頻率小于5KHz的頻段，高頻指頻率大于1KHz的頻段。
[0026]以上【具體實施方式】僅為本發明的示例性實施方式，不能用于限定本發明，本發明的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護范圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這些修改或等同替換也應視為落在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種低噪聲過采樣模數轉換器，其特征在于，包括順次連接的調制器、過采樣模數轉換器、和解調器，其中， 所述調制器對低頻輸入信號進行調制，將所述低頻輸入信號調制到高頻； 所述過采樣模數轉換器對所述調制器的輸出信號進行過采樣噪聲整形； 所述解調器對所述過采樣模數轉換器的輸出信號進行解調，將所述過采樣模數轉換器的輸出信號中的高頻信號解調到低頻。
2.根據權利要求1所述的低噪聲過采樣模數轉換器，其特征在于，所述調制器為調制開關，所述解調器為解調開關。
【專利摘要】本發明提供了一種低噪聲過采樣模數轉換器，包括順次連接的調制器、過采樣模數轉換器、和解調器，其中，所述調制器對低頻輸入信號進行調制，將所述低頻輸入信號調制到高頻；所述過采樣模數轉換器對所述調制器的輸出信號進行過采樣噪聲整形；所述解調器對所述過采樣模數轉換器的輸出信號進行解調，將所述過采樣模數轉換器的輸出信號中的高頻信號解調到低頻。本發明的低噪聲過采樣模數轉換器，能夠有效地抑制過采樣模數轉換器的低頻頻段的噪聲，并且系統面積小功耗低，可以應用在很多對低頻噪聲性能要求較高的環境。
【IPC分類】H03M1-54
【公開號】CN104702290
【申請號】CN201410857268
【發明人】袁文師, 王祥莉, 韓明
【申請人】上海貝嶺股份有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月30日