CN108736895A - 一种快速响应的Sigma-Delta模数转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速响应的Sigma‑Delta模数转换器，包括Sigma‑Delta调制器、CIC滤波器和可变增益模块。Sigma‑Delta调制器的输入端连接外部直流输入信号，Sigma‑Delta调制器的输出端连接CIC滤波器的输入，CIC滤波器的第一、第二输出端连接可变增益模块的第一、第二输入，可变增益模块的输出端输出CIC滤波器的输出结果与可变增益模块的增益的乘积，可变增益模块的增益随CIC滤波器的输出顺序而可变。本发明解决了CIC滤波器前数笔数据不准确，需要丢弃的弊端，使得CIC滤波器的输出从第一笔即是可用的。
Description
技术领域
本发明涉及Sigma-Delta模数转换器，尤其是快速响应的Sigma-Delta模数转换器。
背景技术
Sigma-Delta模数转换器是一类低速度和高精度的模数转换器。Sigma-Delta模数转换器通常包括Sigma-Delta调制器和CIC（Cascaded Integrator-Comb）滤波器。CIC滤波器由积分器和梳状滤波器级联而成，并实现抽取功能。由于CIC滤波器需要一段稳定时间，因此从CIC滤波器开始工作到输出正确的输出结果以前，有数笔不稳定的数据。参见美国TI公司的ADS1230和美国ADI公司的AD7705/7706的产品说明书。例如，对于三阶的CIC滤波器，当维持输入信号稳定，在开启模数转换器以后，前两笔数据是未稳定的数据，需要丢弃，从第三笔数据才开始可用。由此造成Sigma-Delta模数转换器的输出有一个延时。当CIC滤波器的阶数较高，且输出速率较低时，这个延时将非常明显。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速响应的Sigma-Delta模数转换器，当模数转换器的输入是直流信号时，从第一笔数据即是可用的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种快速响应的Sigma-Delta模数转换器，其包括Sigma-Delta调制器、CIC滤波器和可变增益模块。
其中，所述Sigma-Delta调制器包括输入端和输出端，输入端连接输入信号，输入信号为直流信号。
所述的CIC滤波器包括输入端和第一输出端DOUTCIC和第二输出端DRDY0，其输入端与Sigma-Delta调制器的输出端相连。
所述的可变增益模块包括第一、第二输入端和输出端，其第一、第二输入端与CIC滤波器的第一输出端DOUTCIC和第二输出端DRDY0相连；其输出端DOUT输出CIC滤波器的输出结果和可变增益模块的增益的乘积；可变增益模块的增益随CIC滤波器的输出结果顺序而改变。
本发明专利的有益效果是，当输入信号是直流信号时，通过改变可变增益模块的增益，使得CIC滤波器的输出结果从第一笔即是可用的，因而消除了传统Sigma-Delta模数转换器的延时，加快了响应速度。
附图说明
附图1是本发明的一种实施例结构示意图；
附图2是三阶CIC滤波器的输出结果示意图；
附图3是本发明实施例的时序示意图；
具体实施方法
下面通过实施例，并结合附图，对本发明专利的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图1所示，是一种实施例结构示意图，其包括Sigma-Delta调制器102、CIC滤波器103和可变增益模块104。
模拟输入信号由输入端101进入Sigma-Delta调制器102，模拟输入信号是直流信号。Sigma-Delta调制器102输出低分辨率高速度的数字信号，其包含低频的输入信息和高频的量化噪声。Sigma-Delta调制器102的输出与CIC滤波器103的输入相连。CIC滤波器103保留低频的输入信息，滤除高频的量化噪声，并实现抽取功能，输出高分辨率和低速度的数据DOUTCIC，以及数据输出指示信号DRDY0。CIC滤波器103的第一输出DOUTCIC和第二输出DRDY0与可变增益模块104的第一、第二输入相连。可变增益模块104输出CIC滤波器103的输出结果与可变增益模块104的增益的乘积，如式（1）所示，这个乘积由输出端105输出。
——（1）
图2是一个三阶CIC滤波器输出结果的示意图，CIC滤波器在t0时刻复位，在t1时刻输出第一笔数据201，在t2时刻输出第二笔数据202，在t3时刻输出第三笔数据203。
如图2所示，由于CIC滤波器的延时，第一笔数据201和第二笔数据202都没有稳定到最终值，因此在应用中，通常丢掉前两笔数据，而取用从第三笔开始以后的数据。
如图2所示，当输入信号是直流信号时，第一笔数据201的数据值是最终值得1/6，第二笔数据202的数据值是最终值的5/6，从第三笔数据203开始，以后的数据值都等于最终值。由于第一笔数据201和第二笔数据202的数据值与最终值存在一定的关系，因此可以被利用来通过运算将这两笔数据恢复到最终值。
图3是实施例的时序示意图，Sigma-Delta调制器的使能信号EN开启转换，复位信号RESET0在t0时刻复位Sigma-Delta调制器和CIC滤波器，在t1时刻，DRDY0的第一个下降沿指示第一笔数据输出，此时，可变增益模块的增益G是6，因此第一笔输出DOUT[1]=DOUTCIC[1]×6；在t2时刻，DRDY0的第二个下降沿指示第二笔数据输出，此时，可变增益模块的增益G是1.2，因此第二笔输出DOUT[2]=DOUTCIC[2]×1.2；在t3时刻，DRDY0的第三个下降沿指示第三笔数据输出，此时，可变增益模块的增益G是1，因此第三笔输出DOUT[3]=DOUTCIC[3]×1；从第三笔数据开始，可变增益模块的增益都为1，因此输出DOUT[n]=DOUTCIC[n]。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，例如使用其他阶数的Sigma-Delta调制器和CIC滤波器，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种快速响应的Sigma-Delta模数转换器，其特征在于设有Sigma-Delta调制器、CIC滤波器和可变增益模块。
2.Sigma-Delta调制器的输入端与外部输入信号相连，Sigma-Delta调制器的输出端连接CIC滤波器的输入，CIC滤波器的第一、第二输出端连接可变增益模块的第一、第二输入，可变增益模块的输出端输出模数转换的结果。
3.如权利要求1所述的快速响应的Sigma-Delta模数转换器，其特征在于设有Sigma-Delta调制器，其输入端连接外部输入信号，外部输入信号是直流信号，其输出端连接CIC滤波器的输入。
4.如权利要求1所述的快速响应的Sigma-Delta模数转换器，其特征在于设有CIC滤波器，其输入端连接Sigma-Delta调制器的输出，其输出为输出结果DOUTCIC和数据输出指示信号DRDY0，与可变增益模块的输入相连。
5.如权利要求1所述的快速响应的Sigma-Delta模数转换器，其特征在于设有可变增益模块，其第一、第二输入端与CIC滤波器的输出相连，其输出端DOUT输出CIC滤波器的输出结果与可变增益模块的增益的乘积；所述的可变增益模块的增益随CIC滤波器的输出结果顺序而改变。
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