專利名稱：噪聲緩沖電路以及含有該電路的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，更具體地，是一種用于過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的噪聲緩沖電路以及含有該噪聲整形電路的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
當前，在模擬集成電路和模數(shù)混合集成電路中，過采樣噪聲整形模數(shù)轉(zhuǎn)換器廣泛應用于通信設(shè)備的前端和音頻信號的轉(zhuǎn)換等，并且是通信、視頻、音頻信號處理中的必需的電路技術(shù)。通常，過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括多個運算放大級，并通過例如高階循環(huán)等手段來進行過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。如圖1所示，是一種常規(guī)的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理示意圖，該過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器I包括第一運算放大級10、第二運算放大級20和第三運算放大級30。其中各放大級均連接有反饋電路(圖未示處)，以提供負反饋。但是，在過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，會產(chǎn)生固定的噪聲。由于在高精度、低頻率的應用中，對噪聲要求尤其高，因此，如何降低過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的噪聲，是業(yè)界一直致力于解決的問題。由于在過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，噪聲來源主要是第一運算放大級內(nèi)的運算放大器、開關(guān)、電容等。因此，現(xiàn)有的消除噪聲的手段一般是對第一運算放大級進行噪聲失調(diào)處理。例如在第一級運算放大器內(nèi)采用雙采樣關(guān)聯(lián)噪聲消除、電容存儲失調(diào)消除、調(diào)制解調(diào)消除等手段，來進行噪聲整形。如圖2、3所示，是利用調(diào)制解調(diào)技術(shù)對過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行噪聲消除的示意圖。在現(xiàn)有技術(shù)中，是對過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一運算放大級10內(nèi)的運算放大器11加入調(diào)制方案，具體地，分別在運算放大器11的輸入和輸出端設(shè)置調(diào)制開關(guān)12、13，以進行調(diào)制解調(diào)處理。其中，調(diào)制開關(guān)12用于調(diào)制處理，調(diào)制開關(guān)13用于調(diào)制及解調(diào)處理。調(diào)制開關(guān)
12、13利用常規(guī)的調(diào)制解調(diào)器件構(gòu)成，通常是由MOS管構(gòu)建的。然而，由于噪聲整形技術(shù)原理，使得在對過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一運算放大級的調(diào)制中，會將噪聲再次返折到低頻，從而導致了低頻噪聲的消除效果不佳，同時，采用該種手段，還會產(chǎn)生新的調(diào)制頻率諧波。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于解決現(xiàn)有的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器在降噪處理中的上述問題，從而提供了一種創(chuàng)新的噪聲緩沖電路以及包括該電路的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明的噪聲緩沖電路，用于降低過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器在工作狀態(tài)時的噪聲，該噪聲緩沖電路包括一個緩沖輸入端和一個緩沖輸出端，該緩沖輸入端接入輸入信號，該緩沖輸出端將輸出信號輸送給該過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一運算放大級，并且，該噪聲緩沖電路進一步包括第一緩沖放大級，該第一緩沖放大級用于對該輸入信號進行第一級增益控制；第二緩沖放大級，該第二緩沖放大級與第一緩沖放大級相連接，用于對該輸入信號進行第二級增益控制；正反饋電阻網(wǎng)絡，該正反饋電阻網(wǎng)絡用于為該噪聲緩沖電路提供正反饋；負反饋電阻網(wǎng)絡，該負反饋電阻網(wǎng)絡用于為該噪聲緩沖電路提供負反饋；其中，該第一緩沖放大級設(shè)置有分別用于調(diào)制的第一調(diào)制開關(guān)以及用于調(diào)制和解調(diào)的第二調(diào)制開關(guān)。優(yōu)選地，該第一緩沖放大級包括第一運算放大器，并且，該第一運算放大器的輸入端和該第一調(diào)制開關(guān)相連接，該第一運算放大器的輸出端和該第二調(diào)制開關(guān)相連接。優(yōu)選地，該輸入信號包括正相輸入信號和反相輸入信號；該正反饋電阻網(wǎng)絡包括一個第一電阻網(wǎng)絡輸入端子、一個第一電阻網(wǎng)絡輸出端子、以及一個第一電阻網(wǎng)絡反饋端子，其中，該第一電阻網(wǎng)絡輸入端子接入該正相輸入信號，該第一電阻網(wǎng)絡輸出端子和該第二緩沖放大級的正相輸出端相連接，該第一電阻網(wǎng)絡反饋端子通過該第一調(diào)制開關(guān)和該第一運算放大器的輸入端中的正相輸入端相連接；該負反饋電阻網(wǎng)絡包括一個第二電阻網(wǎng)絡輸入端子、一個第二電阻網(wǎng)絡輸出端子、以及一個第二電阻網(wǎng)絡反饋端子，其中，該第二電阻網(wǎng)絡輸入端子接入該反相輸入信號，該第二電阻網(wǎng)絡輸出端子和該第二緩沖放大級的反相輸出端相連接，該第二電阻網(wǎng)絡反饋端子通過該第一調(diào)制開關(guān)和該第一運算放大器的輸入端中的反相輸入端相連接。優(yōu)選地，所述第二緩沖放大級的正相輸出端和反相輸出端之間依次連接有一個第一輸出電阻、一個輸出電容、以及一個第二輸出電阻，并且由該輸出電容的兩端輸出所述輸出信號。優(yōu)選地，所述正反饋電阻網(wǎng)絡以及所述負反饋網(wǎng)絡內(nèi)的各個電阻為溫度補償電阻。優(yōu)選地，所述正反饋電阻網(wǎng)絡以及所述負反饋網(wǎng)絡內(nèi)的各個電阻由正溫度系數(shù)電阻和負溫度系數(shù)電阻組成。本發(fā)明的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括第一運算放大級以及設(shè)置在該第一運算放大級輸出端的至少一個后續(xù)運算放大級，該第一運算放大級前置連接有如上所述的噪聲緩沖電路。本發(fā)明的噪聲緩沖電路可作為前置級設(shè)置于常規(guī)的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，從而將輸送給該常規(guī)過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入信號進行降噪處理，使輸入信號變?yōu)榈驮肼曅盘?，并且避免了常?guī)的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器噪聲處理中所出現(xiàn)的噪聲折回現(xiàn)象，因此實現(xiàn)了低噪聲放大，并且，噪聲緩沖電路內(nèi)的電阻網(wǎng)絡可選用零溫度系數(shù)的電阻組成，從而實現(xiàn)了低溫漂增益放大，因此尤其適用于在很多低頻低噪聲要求的環(huán)境應用。


圖1為現(xiàn)有的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的示意圖；圖2為現(xiàn)有的對過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行噪聲整形的示意圖；圖3為圖2中電路結(jié)構(gòu)的更具體的實施示意圖；圖4為本發(fā)明的噪聲緩沖電路的原理示意圖；圖5為本發(fā)明的噪聲緩沖電路在一個實施方式中的電路示意圖；圖6為本發(fā)明的噪聲緩沖電路中低溫電阻的構(gòu)成示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的噪聲緩沖電路的結(jié)構(gòu)組成和工作原理進行詳細說明?？傮w而言，本發(fā)明的噪聲緩沖電路，可作為現(xiàn)有的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的前置級，用于提高噪聲消除效果，以更好地實現(xiàn)噪聲整形。在該噪聲緩沖電路中，包括兩個緩沖放大級，本發(fā)明通過在第一緩沖放大級前后分別設(shè)置調(diào)制開關(guān)，從而達到在信號輸入給過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前消除噪聲的目的。這與現(xiàn)有的在過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)添加調(diào)制開關(guān)相比，防止了調(diào)制過程中噪聲再次折回到低頻。另一方面，也可將該本發(fā)明的噪聲緩沖電路和現(xiàn)有的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器相整合，從而形成一種新型的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)。如圖4所示，為100本發(fā)明的噪聲緩沖電路的原理示意圖，它用于降低過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器I在工作狀態(tài)時的噪聲。結(jié)合附圖，噪聲緩沖電路100包括一個緩沖輸入端IN和一個緩沖輸出端0UT，緩沖輸入端IN接入輸入信號，緩沖輸出端OUT將輸出信號輸送給該過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器I的第一運算放大級10(參照圖1)。特別地，在本發(fā)明中，噪聲緩沖電路100進一步包括第一緩沖放大級110、第二緩沖放大級120、第一調(diào)制開關(guān)130和第二調(diào)制開關(guān)140。第一緩沖放大級110用于對該輸入信號進行第一級增益控制。第一緩沖放大級110可以是常規(guī)運算放大器內(nèi)的一個放大級。第二緩沖放大級120與第一緩沖放大級110相連接，用于對該輸入信號進行第二級增益控制。第二緩沖放大級120可以是常規(guī)運算放大器內(nèi)的一個放大級。在本發(fā)明的該實施方式中，第一緩沖放大級110和第二緩沖放大級120利用同一個運算放大器構(gòu)成，其中，第一緩沖放大級110為該運算放大器的第一放大級，第二緩沖放大器120為該運算放大器的第二放大級。特別地，在第一緩沖放大級110內(nèi)，設(shè)置有分別用于調(diào)制的第一調(diào)制開關(guān)130以及用于調(diào)制和解調(diào)的第二調(diào)制開關(guān)140。第一調(diào)制開關(guān)130設(shè)置于第一緩沖放大級110的輸入端，第二調(diào)制開關(guān)140設(shè)置于第一緩沖放大級110的輸出端。常規(guī)地，第一調(diào)制開關(guān)130和第二調(diào)制開關(guān)140分別采用現(xiàn)有的開關(guān)調(diào)制器件構(gòu)成。參照圖5，第一緩沖放大級110包括第一運算放大器Al，并且，第一運算放大器Al的輸入端和第一調(diào)制開關(guān)130相連接，第一運算放大器Al的輸出端和第二調(diào)制開關(guān)140相連接。而第二緩沖級120包括一個第二運算放大器A2。在圖5中，圖4中的第一緩沖放大級Al內(nèi)設(shè)置的第一調(diào)制開關(guān)為Tl，第二調(diào)制開關(guān)為T2。為實現(xiàn)增益控制，該噪聲緩沖電路兩個反饋網(wǎng)絡，即正反饋電阻網(wǎng)絡150和負反饋電阻網(wǎng)絡160。其中，正反饋電阻網(wǎng)絡150用于為噪聲緩沖電路100提供正反饋；負反饋電阻網(wǎng)絡160用于為噪聲緩沖電路100提供負反饋。更具體地，繼續(xù)參照圖3,輸入信號包括正相輸入信號In_p和反相輸入信號In_η。正反饋電阻網(wǎng)絡150包括一個第一電阻網(wǎng)絡輸入端子151、一個第一電阻網(wǎng)絡輸出端子152、以及一個第一電阻網(wǎng)絡反饋端子153，其中，第一電阻網(wǎng)絡輸入端子151接入正相輸入信號Ιη_ρ,第一電阻網(wǎng)絡輸出端子152和第二緩沖放大級Α2的正相輸出端相連接,第一電阻網(wǎng)絡反饋端子153通過第一調(diào)制開關(guān)Tl和第一運算放大器Al的輸入端中的正相輸入端相連接。另一方面，負反饋電阻網(wǎng)絡160包括一個第二電阻網(wǎng)絡輸入端子161、一個第二電阻網(wǎng)絡輸出端子162、以及一個第二電阻網(wǎng)絡反饋端子163，其中，第二電阻網(wǎng)絡輸入端子161接入反相輸入信號In_n，第二電阻網(wǎng)絡輸出端子162和第二緩沖放大級A2的反相輸出端相連接，第二電阻網(wǎng)絡反饋端子163通過第一調(diào)制開關(guān)Tl和第一運算放大器Al的輸入端中的反相輸入端相連接。常規(guī)地，正反饋電阻網(wǎng)絡150和負反饋電阻網(wǎng)絡160可由多個電阻構(gòu)件，并可通過選擇開關(guān)，以對增益水平進行配置。例如，在圖5所示的實施方式中，正反饋電阻網(wǎng)絡150包括互聯(lián)的電阻R1、R3及R5，并在R3的兩端通過開關(guān)K1、K2分別通過第一調(diào)制開關(guān)Tl連接到第一緩沖放大級的正相輸入端。同樣地，負反饋電阻網(wǎng)絡160包括互聯(lián)的電阻R2、R4及R6，并在R4的兩端通過開關(guān)Κ3、Κ4分別通過第一調(diào)制開關(guān)Tl連接到第一緩沖放大級的反相輸入端。當然，容易理解，圖5中的正反饋電阻網(wǎng)絡150和負反饋電阻網(wǎng)絡160也可采用其他合適的電阻網(wǎng)絡配置方式，以噪聲緩沖電路100的放大增益進行控制調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，正反饋電阻網(wǎng)絡150以及負反饋網(wǎng)絡160內(nèi)的各個電阻，即R1-R6為溫度補償電阻。參見圖6，正反饋電阻網(wǎng)絡以及負反饋網(wǎng)絡內(nèi)的各個電阻由正溫度系數(shù)電阻和負溫度系數(shù)電阻組成。采用正溫度系數(shù)電阻和負溫度系數(shù)電阻，可構(gòu)成接近零溫度系數(shù)的電阻網(wǎng)絡，從而使得增益放大的調(diào)節(jié)和溫度特性無關(guān)，這增加了系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定性。進一步地，第二緩沖放大級Α2的正相輸出端和反相輸出端之間依次連接有一個第一輸出電阻R7、一個輸出電容C、以及一個第二輸出電阻R8,并且由輸出電容C的兩端輸出輸出信號，該輸出信號包括一個正相輸出信號0ut_n和一個反相輸出信號0ut_p。同樣地，第一輸出電阻R7和第二輸出電阻R8也可分別由正溫度系數(shù)電阻和負溫度系數(shù)電阻構(gòu)成。將本發(fā)明的噪聲緩沖電路和現(xiàn)有的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器相整合，可形成新型的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)。在該新型的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，常規(guī)地，包括第一運算放大級以及設(shè)置在該第一運算放大級輸出端的至少一個后續(xù)運算放大級，并且特別地，該第一運算放大級前置連接有本發(fā)明的噪聲緩沖電路，從而構(gòu)成具有前置噪聲緩沖電路的新型的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。綜上所述，本發(fā)明的噪聲緩沖電路可作為前置級設(shè)置于常規(guī)的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，從而將輸送給該常規(guī)過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入信號進行降噪處理，使輸入信號變?yōu)榈驮肼曅盘?，并且避免了常?guī)的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器噪聲處理中所出現(xiàn)的噪聲折回現(xiàn)象，因此實現(xiàn)了低噪聲放大，并且，噪聲緩沖電路內(nèi)的電阻網(wǎng)絡可選用零溫度系數(shù)的電阻組成，從而實現(xiàn)了低溫漂增益放大，因此尤其適用于在很多低頻低噪聲要求的環(huán)境應用。
權(quán)利要求
1.一種噪聲緩沖電路，用于降低過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器在工作狀態(tài)時的噪聲，其特征在于，該噪聲緩沖電路包括一個緩沖輸入端和一個緩沖輸出端，該緩沖輸入端接入輸入信號，該緩沖輸出端將輸出信號輸送給該過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一運算放大級，并且，該噪聲緩沖電路進一步包括: 第一緩沖放大級，該第一緩沖放大級用于對該輸入信號進行第一級增益控制； 第二緩沖放大級，該第二緩沖放大級與第一緩沖放大級相連接，用于對該輸入信號進行第二級增益控制； 正反饋電阻網(wǎng)絡，該正反饋電阻網(wǎng)絡用于為該噪聲緩沖電路提供正反饋； 負反饋電阻網(wǎng)絡，該負反饋電阻網(wǎng)絡用于為該噪聲緩沖電路提供負反饋； 其中，該第一緩沖放大級設(shè)置有分別用于調(diào)制的第一調(diào)制開關(guān)以及用于調(diào)制和解調(diào)的第二調(diào)制開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲緩沖電路，其特征在于，該第一緩沖放大級包括第一運算放大器，并且，該第一運算放大器的輸入端和該第一調(diào)制開關(guān)相連接，該第一運算放大器的輸出端和該第二調(diào)制開關(guān)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噪聲緩沖電路，其特征在于， 該輸入信號包括正相輸入信號和反相輸入信號； 該正反饋電阻網(wǎng)絡包括一個第一電阻網(wǎng)絡輸入端子、一個第一電阻網(wǎng)絡輸出端子、以及一個第一電阻網(wǎng)絡反饋端子，其中，該第一電阻網(wǎng)絡輸入端子接入該正相輸入信號，該第一電阻網(wǎng)絡輸出端子和該第二緩沖放大級的正相輸出端相連接，該第一電阻網(wǎng)絡反饋端子通過該第一調(diào)制開關(guān)和該第一運算放大器的輸入端中的正相輸入端相連接； 該負反饋電阻網(wǎng)絡包括一個第二電阻網(wǎng)絡輸入端子、一個第二電阻網(wǎng)絡輸出端子、以及一個第二電阻網(wǎng)絡反饋端子，其中，該第二電阻網(wǎng)絡輸入端子接入該反相輸入信號，該第二電阻網(wǎng)絡輸出端子和該第二緩沖放大級的反相輸出端相連接，該第二電阻網(wǎng)絡反饋端子通過該第一調(diào)制開關(guān)和該第一運算放大器的輸入端中的反相輸入端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲緩沖電路，其特征在于，所述第二緩沖放大級的正相輸出端和反相輸出端之間依次連接有一個第一輸出電阻、一個輸出電容、以及一個第二輸出電阻，并且由該輸出電容的兩端輸出所述輸出信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲緩沖電路，其特征在于，所述正反饋電阻網(wǎng)絡以及所述負反饋網(wǎng)絡內(nèi)的各個電阻為溫度補償電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲緩沖電路，其特征在于，所述正反饋電阻網(wǎng)絡以及所述負反饋網(wǎng)絡內(nèi)的各個電阻由正溫度系數(shù)電阻和負溫度系數(shù)電阻組成。
7.—種過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括第一運算放大級以及設(shè)置在該第一運算放大級輸出端的至少一個后續(xù)運算放大級，其特征在于，該第一運算放大級前置連接有如權(quán)利要求1至6中任一項所述的噪聲緩沖電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種噪聲緩沖電路以及含有該電路的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該噪聲緩沖電路包括一個緩沖輸入端和一個緩沖輸出端，該緩沖輸入端接入輸入信號，該緩沖輸出端將輸出信號輸送給該過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一運算放大級，并且，該噪聲緩沖電路進一步包括第一緩沖放大級；第二緩沖放大級；其中，該第一緩沖放大級設(shè)置有分別用于調(diào)制的第一調(diào)制開關(guān)以及用于調(diào)制和解調(diào)的第二調(diào)制開關(guān)。該噪聲緩沖電路可實現(xiàn)低噪聲放大和低溫漂增益放大，降低過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器的整體噪聲。
文檔編號H03M1/08GK103078638SQ201210583980
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者袁文師, 王祥莉 申請人:上海貝嶺股份有限公司