專利名稱：積分器及包括該積分器的過(guò)抽樣a/d轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種積分器，特別涉及一種非常適合用在連續(xù)時(shí)間型Δ Σ調(diào)制器等中的積分器。
背景技術(shù)：
過(guò)抽樣A/D轉(zhuǎn)換器被廣泛地應(yīng)用在通信設(shè)備的前端、聲音信號(hào)的轉(zhuǎn)換等上，是現(xiàn)在的通信、圖像、音聲信號(hào)處理電路中所必需的電路技術(shù)。包括連續(xù)時(shí)間型濾波器的連續(xù)時(shí)間型 Δ Σ A/D 轉(zhuǎn)換器 CTDS-ADC Continuous Time Delta-Sigma A/D converter)(參照例如非專利文獻(xiàn)1和就是過(guò)抽樣A/D轉(zhuǎn)換器之一。在普通的CTDS-ADC中，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián)的η個(gè)積分器(連續(xù)時(shí)間型濾波器)， 再由量化器量化。量化器的數(shù)字輸出由η個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電流信號(hào)，再分別反饋給η個(gè)積分器中的各個(gè)積分器。因在CTDS-ADC中模擬電路部分不含開(kāi)關(guān)，所以能夠?qū)⒃?CTDS-ADC低電壓化。使用抽樣濾波器時(shí)通常所需要的前置濾波器在CTDS-ADC中是不需要的。從以上這些方面來(lái)看，CTDS-ADC適合用于通信系統(tǒng)，近年來(lái)對(duì)它的開(kāi)發(fā)研究處于火熱狀態(tài)。非專禾丨J文獻(xiàn) 1 Richard Schreier and Bo Bang, “ Delta-Sigma Modulators Employing Continuous-Time Circuitry “ ， IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS—I FUNDAMENTAL THEORY AND APPLICATIONS, VOL. 43, NO. 4, APRIL 1996非專利文獻(xiàn)2 =Xuefeng Chen et al.，“ A 18mff CT Δ Σ Modulator with25MHz Bandwidth for Next Generation Wireless Applications " , IEEE 2007Custom Intergrated Circuits Conference,2007。

發(fā)明內(nèi)容
-發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題-CTDS-ADC中，為提高分辨率和SN性能，需要提高用以除去量化噪音的濾波器的階數(shù)，階數(shù)提高了多少，運(yùn)算放大器也要相應(yīng)地隨之增加多少。也就是說(shuō)，若要提高CTDS-ADC 的性能，就必須使用很多運(yùn)算放大器。但是，運(yùn)算放大器個(gè)數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致電路規(guī)模和功耗增加，而成為提高應(yīng)用于移動(dòng)通信設(shè)備等上的系統(tǒng)LSI之性能的一個(gè)瓶頸。本發(fā)明正是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種用一個(gè)運(yùn)算放大器即可發(fā)揮高次積分特性的積分器。進(jìn)一步提供包括這樣的積分器的連續(xù)時(shí)間型過(guò)抽樣A/D轉(zhuǎn)換器。-用以解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案-為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。也就是說(shuō)，積分器包括運(yùn)算放大器、連接在該積分器的輸入端和運(yùn)算放大器的反相輸入端之間的第一濾波器、連接在運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端之間的第二濾波器。這里，第一濾波器具有當(dāng)設(shè)η為2以上的整數(shù)時(shí)，串聯(lián)的η個(gè)電阻元件、連接在電阻元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的η-1個(gè)電容元件、連接在電阻元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的n-1個(gè)電阻元件。第二濾波器具有串聯(lián)的η個(gè)電容元件、連接在電容元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的n-1個(gè)電阻元件、 連接在電容元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的n-1個(gè)電容元件。據(jù)此，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定各元件的元件值，用一個(gè)運(yùn)算放大器即能夠構(gòu)成發(fā)揮以1/ asn表示的(其中，s是拉普拉斯運(yùn)算子、α是根據(jù)各元件的元件值決定的常數(shù))的傳輸特性的高階積分器。積分器還可以進(jìn)一步包括連接在第一濾波器和所述第二濾波器的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)和該積分器的輸入端之間的第三濾波器。這里，第三濾波器具有至少一個(gè)電阻元件、與至少一個(gè)電阻元件并聯(lián)的至少一個(gè)電容元件。據(jù)此，能夠?qū)Ψe分器的傳輸函數(shù)追加達(dá)到n-1次的任意次數(shù)的項(xiàng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)任意的傳輸特性。優(yōu)選，使連接在第一濾波器的第一節(jié)點(diǎn)上的元件并聯(lián)時(shí)的總導(dǎo)納與使連接在第二濾波器的與第一節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的第二節(jié)點(diǎn)上的元件并聯(lián)時(shí)的總導(dǎo)納相等。過(guò)抽樣A/D轉(zhuǎn)換器包括至少一個(gè)所述積分器。過(guò)抽樣A/D轉(zhuǎn)換器可以包括所述積分器、將通過(guò)積分器以后的信號(hào)量化的量化器、將量化器的輸出轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，將電流信號(hào)供給積分器中的第一濾波器和所述第二濾波器的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的D/A轉(zhuǎn)換器。-發(fā)明的效果-根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得小型且低功耗的高階積分器；高分辨率且高SN比的過(guò)抽樣 A/D轉(zhuǎn)換器的小型化和低功耗化成為可能。


圖1是第一實(shí)施方式所涉及的高階積分器的構(gòu)成圖。圖2是圖1中的積分器之一例即二階積分器的構(gòu)成圖。圖3是圖1中的積分器之另一例即三階積分器的構(gòu)成圖。圖4是第二實(shí)施方式所涉及的高階積分器的構(gòu)成圖。圖5是圖4中的積分器之一例即二階積分器的構(gòu)成圖。圖6是圖4的積分器之另一例即三階積分器的構(gòu)成圖。圖7是第三實(shí)施方式所涉及的過(guò)抽樣A/D轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。圖8是第四實(shí)施方式所涉及的過(guò)抽樣A/D轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)圖1示出第一實(shí)施方式所涉及的高階積分器之構(gòu)成。積分器100包括運(yùn)算放大器 11、連接在積分器100的輸入端和運(yùn)算放大器11的反相輸入端之間的濾波器12、以及連接在運(yùn)算放大器11的反相輸入端和輸出端之間的濾波器13。濾波器12是η階低通濾波器， 包括串聯(lián)的η個(gè)電阻元件121、連接在這些電阻元件121彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的 n-1個(gè)電容元件122以及連接在這些電阻元件121彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的n_l個(gè)電阻元件123。濾波器13是η階高通濾波器，包括串聯(lián)的η個(gè)電容元件131、連接在這些電容元件131彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的n-1個(gè)電阻元件132、以及連接在這些電容元件131彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的n-1個(gè)電容元件133。當(dāng)設(shè)積分器100的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)分別為Vin和V。ut時(shí)，積分器100的傳輸函數(shù)一般可由以下公式1表示。其中，α、β、Y是由濾波器12、13中的各元件的元件值決定的常數(shù)。公式1
權(quán)利要求
1.一種積分器，其特征在于包括運(yùn)算放大器、連接在該積分器的輸入端和所述運(yùn)算放大器的反相輸入端之間的第一濾波器以及連接在所述運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端之間的第二濾波器，所述第一濾波器具有當(dāng)設(shè)η為2以上的整數(shù)時(shí)，串聯(lián)的η個(gè)電阻元件、連接在所述電阻元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的η-1個(gè)電容元件、連接在所述電阻元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的η-1個(gè)電阻元件；所述第二濾波器具有串聯(lián)的η 個(gè)電容元件、連接在所述電容元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的η-1個(gè)電阻元件、連接在所述電容元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的η-1個(gè)電容元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積分器，其特征在于使連接在所述第一濾波器的第一節(jié)點(diǎn)上的元件并聯(lián)時(shí)的總導(dǎo)納與使連接在所述第二濾波器的與所述第一節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的第二節(jié)點(diǎn)上的元件并聯(lián)時(shí)的總導(dǎo)納相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積分器，其特征在于所述積分器進(jìn)一步包括連接在所述第一濾波器和所述第二濾波器的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)和該積分器的輸入端之間的第三濾波器；所述第三濾波器具有至少一個(gè)電阻元件和與所述至少一個(gè)電阻元件并聯(lián)的至少一個(gè)電容元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的積分器，其特征在于使連接在所述第一濾波器的第一節(jié)點(diǎn)上的元件并聯(lián)時(shí)的總導(dǎo)納與使連接在所述第二濾波器與所述第一節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的第二節(jié)點(diǎn)上的元件并聯(lián)時(shí)的總導(dǎo)納相等。
5.一種過(guò)抽樣A/D轉(zhuǎn)換器，其特征在于其包括權(quán)利要求1所述的積分器，將通過(guò)所述積分器以后的信號(hào)量化的量化器，以及將所述量化器的輸出轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，將所述電流信號(hào)供給所述積分器中的所述第一濾波器和所述第二濾波器的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的D/A轉(zhuǎn)換ο
6.一種過(guò)抽樣A/D轉(zhuǎn)換器，其特征在于包括權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的積分器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種積分器。積分器(100)包括運(yùn)算放大器(11)、連接在積分器(100)的輸入端和運(yùn)算放大器的反相輸入端之間的第一濾波器(12)以及連接在運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端之間的第二濾波器(13)。第一濾波器(12)具有串聯(lián)的n個(gè)電阻元件(121)、連接在電阻元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的n-1個(gè)電容元件(122)以及連接在電阻元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的n-1個(gè)電阻元件(123)。第二濾波器(13)具有串聯(lián)的n個(gè)電容元件(131)、連接在電容元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的n-1個(gè)電阻元件(132)以及連接在電容元件彼此的各連接點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的n-1個(gè)電容元件(133)。
文檔編號(hào)G06G7/186GK102483794SQ20108003905
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者道正志郎 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社