一種包含自適應增量調制的高精度模數轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及模數轉換器技術領域，特別涉及一種高精度的包含自適應增量調制的模數轉換器。
【背景技術】
[0002]隨著數字電子技術的迅速發展，各種數字設備，特別是各種處理器的應用日益廣泛，幾乎滲透到國民經濟的所有領域之中。處理器只能夠對數字信號進行處理，處理的結果還是數字量。而自然界中的變量往往是連續變化的模擬量，例如力，位移，速度等。這些模擬量先要經過傳感器變成電壓或者電流信號，然后再轉換成數字量，才能夠送往處理器進行處理，這就需要模擬數字轉換器，即模數轉換器(ADC)。模數轉換器具有非常重要的地位，對其性能，功耗和成本的優化是幾十年來模數轉換器的改進方向。
[0003]根據采樣頻率的不同，模數轉換器可以分為兩類:奈奎斯特采樣模數轉換器和過采樣模數轉換器。奈奎斯特采樣模數轉換器的采樣頻率等于兩倍信號帶寬，采樣頻率低，但其精度非常依賴于抗混疊濾波器阻容元件的精度，制造成本高。過采樣模數轉換器的采樣頻率遠高于信號帶寬，只需要簡單的抗混疊濾波器，制造成本低，性能好，被廣泛采用。增量調制器和sigma delta模數轉換器是過采樣模數轉換器的典型代表。
[0004]增量調制器最早發明于20世紀40年代，用于對語音信號進行模數轉換，編碼和解碼。后來受限于二階模擬跟隨環路的穩定性問題，后面的發展主要局限于數字調制器領域。1970年Greefkes和Riemens發明了連續可變斜率增量調制CVSD，用于對數字語音信號進行調制壓縮。而在模擬調制領域，sigma delta模數轉換器克服了增量調制器高階不穩定的問題，成為高性能ADC的主力。然而sigma delta模數轉換器主要由模擬積分器構成，而且高性能的sigma delta模數轉換器一般要進行高階的噪聲整形，即需要多個模擬積分器。由于模擬電路相對于數字電路結構復雜，設計難度大，功耗高，逐漸限制了 sigma delta模數轉換器的應用。
[0005]用易于設計的數字模塊盡可能的替代復雜的模擬模塊，是高精度模數轉換器的一個發展方向。因此，如何充分發揮增量調制器的潛質并將其更好地應用于模數轉換器中，成為本領域技術人員亟待解決的問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于充分發揮增量調制器的優勢，用易于設計的數字模塊盡可能的替代復雜的模擬模塊，提供一種高精度的包含自適應增量調制的模數轉換器。
[0007]為達上述目的，本發明提出了一種包含自適應增量調制的模數轉換器，包括:
[0008]模擬加法器，用于對模擬輸入信號和反饋信號執行減法操作，以得到誤差信號；
[0009]積分器，與所述模擬加法器的輸出端相連，用于對所述誤差信號進行積分運算，得到積分信號；
[0010]比較器，與所述模擬加法器及所述積分器均相連，用于將所述誤差信號和所述積分信號的和與零電平進行比較，輸出一比較信號；當所述誤差信號和所述積分信號的和大于零，則所述比較信號為高電平；當所述誤差信號和所述積分信號的和小于零，則所述比較信號為低電平；
[0011]量化器，與所述比較器的輸出端相連，將所述比較信號轉化為量化信號，所述量化信號為一位二進制數字信號；
[0012]自適應增量轉換器，與所述量化器的輸出端相連，用于跟蹤連續的多個量化信號，并通過判斷不同的量化信號輸出不同的數字跟蹤信號；所述被跟蹤的連續的量化信號的個數大于或等于2，所述數字跟蹤信號的位數大于或等于2 ；
[0013]數模轉換器，一端與所述自適應增量轉換器的輸出相連，另一端連接所述模擬加法器，用于將所述數字跟蹤信號轉化為模擬的反饋信號后輸送至所述模擬加法器。
[0014]在另一實施例中，本發明還提出一種包含自適應增量調制的模數轉換器，包括:
[0015]模擬加法器，用于對模擬輸入信號和反饋信號執行減法操作，以得到誤差信號；
[0016]第一積分器，與所述模擬加法器的輸出端相連，用于對所述誤差信號進行積分運算，得到一次積分信號；
[0017]第二積分器，與所述第一積分器的輸出端相連，用于對所述一次積分信號再進行積分運算，得到二次積分信號；
[0018]比較器，與所述模擬加法器、所述第一積分器及所述第二積分器的輸出端均相連，用于將所述誤差信號、所述一次積分信號和所述二次積分信號的和與零電平進行比較，輸出一比較信號；當所述誤差信號、所述一次積分信號和所述二次積分信號的和大于零，則所述比較信號為高電平；當所述誤差信號、所述一次積分信號和所述二次積分信號的和小于零，則所述比較信號為低電平；
[0019]量化器，與所述比較器的輸出端相連，將所述比較信號轉化為量化信號，所述量化信號為一位二進制數字信號；
[0020]自適應增量轉換器，與所述量化器的輸出端相連，用于跟蹤連續的多個量化信號，并通過判斷不同的量化信號輸出不同的數字跟蹤信號；所述被跟蹤的連續的量化信號的個數大于或等于2，所述數字跟蹤信號的位數大于或等于2 ；
[0021]數模轉換器，一端與所述自適應增量轉換器的輸出相連，另一端連接所述模擬加法器，用于將所述數字跟蹤信號轉化為模擬的反饋信號后輸送至所述模擬加法器。
[0022]另外，本發明還提出一種與上述模數轉換器相對應的自適應增量調制方法，包括以下步驟:
[0023]S1:對包含一位數值的量化信號進行判斷，根據不同的判斷結果輸出對應的增量值；
[0024]S2:判斷所述增量值是否滿足第一條件，若滿足，則所述增量值的極性為正；反之則所述增量值的極性為負；
[0025]S3:對確定極性的增量值進行運算，得到包含多位數值的數字跟蹤信號。
[0026]根據本發明提出的自適應增量調制方法，所述步驟SI中對量化信號進行判斷的步驟包括:
[0027]Sll:判斷量化信號是否符合第一標準，若不符合，輸出最小增量值；
[0028]S12:若量化信號符合第一標準，繼續判斷所述量化信號是否符合預先設定的其余多個標準，根據所述量化信號對應的不同標準，輸出不同的量化值。
[0029]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0030]本發明提出的包含自適應增量調制的模數轉換器可以將模擬輸入信號轉換為I位數字輸出信號或者多位數字輸出信號；該模數轉換器中主要有加法器，比較器，積分器和數模轉換器四個簡單的模擬電路模塊，其他電路功能都由數字電路實現，有利于降低設計復雜度，縮小電路面積，降低芯片成本；積分器對自適應增量量化的量化噪聲進行噪聲整形，可以大大降低信號帶寬內的量化噪聲，提高模數轉換的精度；本發明的設計復雜度低，分辨率高，在低成本，高性能設計中有明顯優勢。
【附圖說明】
[0031]圖1為公知的增量調制器的系統原理圖；
[0032]圖2為現有技術I中的自適應增量調制器的電路結構圖；
[0033]圖3為現有技術2中的自適應增量調制器的電路結構圖；
[0034]圖4為本發明的模數轉換器的第一實施例的電路結構圖；
[0035]圖5為本發明的模