CN2845314Y - 一种改良的△－∑数模转换电路 - Google Patents

Abstract

本新型提供Δ－∑数模转换器的数模转换电路，包括：积分运算放大器、积分电容器、从参考电压产生电路获取参考电压的第二取样电容器。为改良参考电压产生电路，参考电压产生电路还包括通过第一组开关分别串联在所述第二取样电容器两端的第一和第三取样电容器；数模转换电路还包括触发控制信号产生电路，用于产生三个不同相位的触发控制信号分别控制所述第一至第三组开关，其中第一触发控制信号仅使第一组开关的两个第一子组开关依次闭合以对三个取样电容器充电，第二触发控制信号仅使第二组开关闭合以使第二取样电容器与积分电容器上的电荷平均，第三触发控制信号仅使一第三组开关闭合以使三个取样电容器放电。由此节约了IC电路面积与成本。

Description

一种改良的Δ-∑数模转换电路

技术领域

本新型有关於Δ-∑数模转换电路的改良，尤其是指以电容器分压产生参考电压的设计。

背景技术

请见图1，为Δ-∑数模转换器(delta-sigma DAC)的方块示意图，Δ-∑数模转换器以四个主要方块组成，即内插滤波电路(Interpolation filter)1、噪声修整回路(Noise shaping loop)2、数模转换电路(DAC)3、模拟低通滤波电路(Analog low-pass filter)4等。数字信号D输入内插滤波电路1，模拟信号A则由模拟低通滤波电路4输出。

图2(a)为数模转换电路3的示意图，其左边为参考电压产生电路，包含电阻器R1、R2、R3及运算放大器21、22，如图所示而连接。所产生的参考电压Vref+及Vref-分别送到图2(a)右边的开关24、25、26、28的一端。图2(a)的右边为一种数模转换设计，包含开关23、24、25、26、28、29及取样电容器Cs、积分电容器Ci、积分运算放大器27，如图所示而连接。

图2(b)为控制开关23、24、25、26、28、29的信号示意图，其中φ1控制开关24、25、26、28，φ2控制开关23、29，高电平代表开关闭合、低电平代表开关开路。φ1与输入信号IN(噪声修整回路2的输出)输入与门AND1、反相器INV、与门AND2，其连接请见图2(a)所示。当φ1信号为高电平、输入信号IN为高电平时，开关24、26闭合，此时电压差就对电容器Cs充电；当φ1信号为高电平、输入信号IN为低电平时，开关25、28闭合，此时电压差就对电容器Cs充电；当φ2信号为高电平时开关23、29闭合，此时φ1信号使开关24、25、26、28开路，於是取样电容器Cs与积分电容器Ci上的电荷就会互相按其电容值而平均，这就形成单位元数模转换设计。若设计许多取样电容器Cs1、Cs2、Cs3、、、与Cs并联，并为取样电容器Cs1、Cs2、Cs3、、、设计开关如同开关23、24、25、26、28、29一般，则能够同时平均所有取样电容器Cs、Cs1、Cs2、Cs3、、、与积分电容器Ci上的电荷，这就形成所谓的多位元数模转换设计。

但图2所示数模转换电路3中的参考电压产生电路为了使参考电压Vref+、Vref-十分准确，必须使用运算放大器21、22作为缓冲器，但运算放大器21、22所占面积太大，使成本增加；而且当取样电容器Cs、Cs1、Cs2、Cs3、、、的电容值增大时，运算放大器21、22的耗电流势必增加，这更使运算放大器21、22所占的面积加大，成本更为增加。

实用新型内容

因此本新型的目的在提供一种Δ-∑数模转换电路中参考电压产生电路的改良设计，Δ-∑数模转换电路中原先具有积分运算放大器、取样电容器、积分电容器以及电阻器分压电路及运算放大器缓冲电路，其中电阻器分压电路及运算放大器缓冲电路所构成的参考电压产生电路以电容器分压电路取代；并设计三个不同相位的触发控制信号分别控制三组开关，第一触发控制信号仅使第一组开关闭合，而对取样电容器等充电，第二触发控制信号仅使第二组开关闭合，使其中一取样电容器与积分电容器上的电荷平均，第三触发控制信号仅使第三组开关闭合，使取样电容器等放电。

据此，根据本实用新型的用于Δ-∑数模转换器的数模转换电路，其具有积分运算放大器、连接在所述积分运算放大器的一输入与其输出之间的积分电容器、通过第二组开关与所述积分电容器相并联的第二取样电容器，所述第二取样电容器从一参考电压产生电路获取参考电压。所述参考电压产生电路除所述第二取样电容器外还包括通过第一组开关分别串联在所述第二取样电容器两端的第一和第三取样电容器，其中所述第一组开关又被划分成根据控制信号将所述第二取样电容器分别顺接和反接于所述第一和第三取样电容器之间的两个第一子组开关；所述数模转换电路还包括一个触发控制信号产生电路，用于产生三个不同相位的触发控制信号分别控制所述第一至第三组开关，其中第一触发控制信号仅使所述第一组开关的两个第一子组开关依次闭合以对所述三个取样电容器充电，第二触发控制信号仅使所述第二组开关闭合以使所述第二取样电容器与积分电容器上的电荷平均，第三触发控制信号仅使一第三组开关闭合以使所述三个取样电容器放电。

由于本新型采用了取样电容器取代现有技术中电阻器的分压设计，不必使用运算放大器作为缓冲器，因此有效节省了IC电路的面积与成本。

附图说明

图1为一般Δ-∑数模转换器的方块示意图。

图2为数模转换电路的示意图。

图3为本新型参考电压产生电路的设计示意图。

具体实施方式

请参考图3数模转换电路中本新型参考电压产生电路的设计，使用取样电容器31、32、33取代图2中电阻器R1、R2、R3，并加上十个开关34、35、36、37、38、39、40、41、42、43及两个电阻器R4、R5，如图3(a)所示而连接，以取代图2(a)左边的分压电路。

图3(b)为控制开关34、35、36、37、38、39、40、41、42、43的信号示意图，其中φ1控制开关34、35、36、37，φ2控制开关38、39，φ3控制开关40、41、42、43，高电平代表开关闭合、低电平代表开关开路。φ1与输入信号IN(噪声修整回路2的输出)输入与门AND1、反相器INV、与门AND2，其连接请见图3(a)所示。当φ1信号为高电平、输入信号IN为高电平时，开关34、35闭合，此时VDD就对取样电容器31、32、33充电；当φ1信号为高电平、输入信号IN为低电平时，开关36、37闭合，此时VDD亦对取样电容器31、32、33充电，不过其中取样电容器32的电压方向与输入信号IN为高电平时所充者相反；当φ2信号为高电平使开关38、39闭合时，此时φ1信号使开关34、35、36、37开路，於是取样电容器32与积分电容器Ci上的电荷互相按其电容值而平均。当φ3信号使开关40、41、42、43闭合时，则使取样电容器31、32、33放电。

本新型采用取样电容器31、32、33取代图2中电阻器R1、R2、R3的分压设计，其优点为不必使用图2(a)中的运算放大器21、22作为缓冲器，因此有效节省了IC电路的面积与成本，但必须使用φ1、φ2、φ3三个不同相位的触发控制信号加以控制。

本新型的精神与范围仅受限於下述权利要求，不受限於上述的实施例。

Claims (1)

1.一种用于Δ-∑数模转换器的数模转换电路(3)，具有积分运算放大器(27)、连接在所述积分运算放大器(27)的一输入(-)与其输出之间的积分电容器(Ci)、通过第二组开关(38，39)与所述积分电容器(Ci)相并联的第二取样电容器(32)，所述第二取样电容器(32)从一参考电压产生电路获取参考电压，其特征在于：

所述参考电压产生电路除所述第二取样电容器(32)外还包括通过第一组开关(34-37)分别串联在所述第二取样电容器(32)两端的第一和第三取样电容器(31、33)，其中所述第一组开关(34-37)又被划分成根据控制信号将所述第二取样电容器(32)分别顺接和反接于所述第一和第三取样电容器(31、33)之间的两个第一子组开关(34、35；36、37)；

所述数模转换电路(3)还包括一个触发控制信号产生电路，用于产生三个不同相位的触发控制信号分别控制所述第一至第三组开关，其中第一触发控制信号仅使所述第一组开关(34-37)的两个第一子组开关(34、35；36、37)依次闭合以对所述三个取样电容器(31-33)充电，第二触发控制信号仅使所述第二组开关(38，39)闭合以使所述第二取样电容器(32)与积分电容器上的电荷平均，第三触发控制信号仅使一第三组开关(40-43)闭合以使所述三个取样电容器(31-33)放电。