一种输入前馈式Delta-Sigma调制器

摘要

本发明属于数据转换器集成电路技术领域，具体为输入前馈式Delta‑Sigma调制器。本发明调制器包含系统级和电路级两个部分。系统级部分，调制器以传统的调制器为原型，通过等价变换从环路滤波器分离出半周期延时并把它转移到直接输入路径和反馈路径，使直接输入路径的半周期延时与反馈环路的前馈模拟求和、量化以及动态元件匹配共享一个时钟相，从而放宽时序约束；在电路级部分，环路滤波器的第一个积分器利用超前采样电容、二次采样电容以及开关构建输入网络，通过倍压采样/电荷再分配实现对输入信号的采样和半周期延时，同时，通过二次采样电容进行反馈，使反馈路径保持固定不变，避免了量化噪声折叠。本发明调制器可以用来实现低功耗、高精度的模/数转换。

主权项

一种输入前馈式Delta‑Sigma调制器，其特征在于，包含系统级和电路级两个部分；在系统级部分，该调制器由直接输入路径、输入前馈路径以及反馈环路构成，直接输入路径连接调制器的输入与反馈环路中反馈加法器的正输入端，输入前馈路径连接调制器的输入与反馈环路中前馈加法器的一个输入端，直接输入路径和输入前馈路径的输入端即是整个调制器的输入端，反馈环路中量化器的输出端也作为整个调制器的输出端；在电路级部分，在该调制器中环路滤波器的第一个积分器由输入网络、积分电容以及运算跨导放大器(OTA)构成，输入网络通过积分开关(S₄)与OTA的负输入端相连，OTA的正输入端与一个等效的共模输入电压相连，积分电容跨接在OTA的负输入端与输出端之间，上极板与OTA的负输入端相连，下极板与OTA的输出端相连，OTA的输出端也是整个积分器的输出端；在系统级部分，所述直接输入路径由2倍增益单元、半周期延时单元以及1/2衰减单元依次串联而成，输入前馈路径是一支单纯的信号通路，反馈环路由反馈加法器、环路滤波器、前馈加法器、量化器、半周期延时单元、动态元件匹配逻辑以及反馈数/模转换器(DAC)按顺序首尾连接而成，反馈DAC的输出端与反馈加法器的负输入端相连；在电路级部分，第一个积分器的输入网络由超前采样电容、二次采样电容、两个采样开关(S_AS1、S_AS2)、三个转移开关(S₁、S₃、S₅)以及两个积分开关(S₂、S₄)构成，超前采样电容与二次采样电容的容量相等，超前采样电容的下、上极板通过两个采样开关(S_AS1、S_AS2)分别与差分输入信号的正、负端相连，二次采样电容的下、上极板通过两个积分开关(S₂、S₄)分别与反馈信号、OTA的负输入端相连，此外，超前采样电容与二次采样电容的上极板又通过第二转移开关(S₃)相连，超前采样电容的下极板又通过第一转移开关(S₁)与复位信号相连，二次采样电容的下极板又通过第三转移开关(S₅)与共模补偿电压相连，两个采样开关(S_AS1、S_AS2)的前端是积分器的输入端，第一积分开关(S₂)的前端为积分器的反馈端，第一转移开关(S₁)的前端是积分器的复位端。