專利名稱：具有采樣保持電路的模數(shù)變換設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別適合于接收由電纜傳送的信號(hào)的、具有采樣保持單元的模數(shù)變換設(shè)備。
本發(fā)明的基礎(chǔ)在于開發(fā)一種變換設(shè)備，該變換設(shè)備適合于作QPSK(四相移相鍵控)已調(diào)制信號(hào)的模數(shù)變換，該已調(diào)信號(hào)的頻譜為20至25MHz，峰-峰動(dòng)態(tài)擺幅為1V，輸入信號(hào)通過電容耦合加入。
電容耦合導(dǎo)致輸入信號(hào)直流分量的丟失，在QPSK信號(hào)的情況下直流分量是由傳送中經(jīng)歷的失真造成的，QPSK信號(hào)所傳送的功率為零。此外，信號(hào)的動(dòng)態(tài)擺幅只有1V峰-峰值，這對(duì)于例如8位變換是相當(dāng)小的。還應(yīng)考慮的問題是輸入信號(hào)的頻帶和便宜的變換器不相適應(yīng)。最后，將試圖把某些形式的噪聲減至最小。
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換的設(shè)備，它包括采樣保持單元，用于根據(jù)所述輸入信號(hào)來提供穩(wěn)定的電壓邊沿(porches)；所述設(shè)備還包括連接到所述采樣保持單元的輸出端的增益級(jí)；在所述增益級(jí)輸出端恢復(fù)信號(hào)的DC(直流)分量的環(huán)路，所述環(huán)路包括接成負(fù)反饋形式的放大器，以向所述增益級(jí)提供增益；以及連接到所述增益級(jí)輸出端的模數(shù)變換器。
按照本發(fā)明的一特定實(shí)施例，所述DC分量收斂到變換器變換范圍的中間電壓。
按照本發(fā)明的一特定實(shí)施例，所述放大器包括一正輸入端，用以接收從所述采樣保持電路來的電壓邊沿，和一負(fù)輸入端，用以接收DC分量恢復(fù)電壓。
按照一特定實(shí)施例，恢復(fù)所述DC分量的所述環(huán)路包括一開關(guān)電流源，用于按照所述變換器輸出端的最高有效位的數(shù)值來使存儲(chǔ)所述DC分量恢復(fù)電壓的電容器充電或放電。
通過結(jié)合附圖對(duì)特定的非限定性示范實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其他特征將會(huì)顯而易見。


圖1是按照本示范實(shí)施例的變換電路的功能性電原理圖；圖2是在本例中使用的采樣保持單元的各個(gè)斷續(xù)器(interrupter)的控制信號(hào)的時(shí)序圖。
本電路包括三部分采樣保持單元1，恢復(fù)直流成分用的增益級(jí)2和變換器3本身。
采樣保持單元的作用是在變換器3的采集階段把穩(wěn)定的電壓邊沿饋送給變換器3，以獲得質(zhì)量高的變換。此種操作方式使信號(hào)能以“偽靜態(tài)”來量化。這就允許使用這樣的模數(shù)變換器，其輸入端的頻率約束比通常允許的輸入信號(hào)通帶要嚴(yán)格。
采樣保持單元包括輸入端4，輸入信號(hào)VIN通過電容耦合(未示出)加到該輸入端。端子4經(jīng)過第一斷續(xù)器S1和電容5連接到運(yùn)算放大器6的負(fù)輸入端。稱作S2的第二斷續(xù)器把放大器6的輸出端連接到電容器5與斷續(xù)器S1相連接的那一端。同樣連接到放大器6輸出端的第三斷續(xù)器S3把該輸出端連接到同一放大器的負(fù)輸入端。最后，放大器6的正輸入端接收偏置電壓，在本情況下，該偏置電壓是變換器3變換范圍的中間電壓Vc。
放大器6最好是具有高“轉(zhuǎn)換速率(slew rate)”(輸出電壓最大變化速率)的運(yùn)算放大器。
偏置電壓用單位增益的運(yùn)算放大器7緩沖，該運(yùn)算放大器在其正輸入端接收來源于變換器3的電壓Vc。放大器7的輸出端通過電阻(未示出)連接到輸入端Vin，以便對(duì)該輸入節(jié)點(diǎn)進(jìn)行偏置，信號(hào)Vin經(jīng)過耦合電容器施加，本電路供有0伏(地)和3.3伏(電源電壓本身)的電壓。因此在以后的計(jì)算中，把Vin+Vc看做輸入電壓而不只是vin。
按照一變化實(shí)施例，用低通濾波器濾除源自變換器的電壓Vc。
采樣保持單元的操作方式如下。圖2表示不同斷續(xù)器的控制的時(shí)序圖。
開始，S3接通(閉合)，從而執(zhí)行自動(dòng)調(diào)零功能。此時(shí)，S1也閉合，但是S2斷開。此階段稱為“跟蹤方式”，電容器5被充電到待采樣的電位。
接著，S3斷開。此后，在允許積累在S3上的電荷放盡的短暫滯后之后，把S1斷開。
然后閉合S2，從而把電容器5來的電荷傳送到放大器6的輸出端，即采樣保持單元的輸出端因此得到了已采樣電壓供以后處理之用。
S1、S2和S3的控制信號(hào)由變換器的時(shí)鐘CLK產(chǎn)生，它們經(jīng)過產(chǎn)生器8與該時(shí)鐘同步。
級(jí)2具有兩個(gè)作用，即，一方面，增加待變換信號(hào)的動(dòng)態(tài)擺幅以增加量化電平，從而提高信噪比，另一方面，恢復(fù)已采樣輸入信號(hào)的直流分量。
級(jí)2包括放大器9，其正輸入端連接至采樣保持單元的輸出端，其輸出經(jīng)過電阻R環(huán)回到負(fù)輸入端。放大器9的負(fù)輸入端還經(jīng)過電阻2R連接到由增益為1的放大器10所形成的電壓源。放大器10的正輸入端連接到由電路11產(chǎn)生并存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)電容器12中的箝位電壓VDC。
級(jí)2的傳輸函數(shù)如下Vout=1.5(Vc+Vin)-0.5VDC(1)箝位環(huán)路包括開關(guān)電流源11，它根據(jù)在變換器3輸出處的最高有效位(D7)的值而給出強(qiáng)度為Io或-Io的電流。因此電容器12被充電或放電，這取決于其控制信號(hào)的相位。
箝位環(huán)路使箝位電壓VDC收斂到變換器參考鏈的中間電壓Vc。放大器9的偏置借助該電壓VDC來實(shí)現(xiàn)。
在無輸入信號(hào)的情況下，通過令Vout=Vc在變換器3輸入端獲得最佳直流分量，上式(1)變成Vc=1.5Vc-0.5VDC或VDC=Vc。
對(duì)增益級(jí)的電阻率作出合宜選擇以允許該增益級(jí)的輸出端直流電壓的這種收斂，同時(shí)又給輸入電壓引入所需的增益。
變換器3是具有半閃速結(jié)構(gòu)的8位變換器。在本說明性實(shí)施例中，它是一種具有工作在三個(gè)階段的自動(dòng)調(diào)零比較器的變換器，三個(gè)階段指的是，采集待變換電壓以確定各最高有效位的階段，確定各最高有效位的階段，和確定各最低有效位的階段。該變換器包括一系列電阻，以便為各比較器產(chǎn)生一組參考電壓。
在輸出處，變換器包括總線D0至D7以及兩個(gè)溢出信號(hào)OVERF和UNDERF。
變換器3接收對(duì)變換范圍定界用的電壓VBOT和VTOP。送到緩中放大器7的電壓Vc是從電阻鏈中點(diǎn)抽出的。按照一變化實(shí)施列，在將該電壓送至緩沖放大器7之前先借助低通濾波器進(jìn)行濾波。
權(quán)利要求
1．對(duì)輸入信號(hào)(Vin)進(jìn)行模數(shù)變換的設(shè)備，包括采樣保持單元(1)，用于根據(jù)所述輸入信號(hào)提供穩(wěn)定的電壓邊沿；所述設(shè)備的特征在于它還包括連接到所述采樣保持單元(1)輸出端的增益級(jí)(9)；環(huán)路(9、10、11)，用于在所述增益級(jí)的輸出端恢復(fù)信號(hào)的直流分量(VDC)，所述環(huán)路包括接成負(fù)反饋形式的放大器(9)以提供所述增益級(jí)的增益；連接到所述增益級(jí)輸出端的模數(shù)變換器(3)。
2．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述直流分量收斂到變換器(3)的變換范圍的中間電壓(Vc)。
3．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述放大器(9)包括用于從所述采樣保持電路(1)接收所述電壓邊沿的正輸入端，以及用于接收直流分量恢復(fù)電壓的負(fù)輸入端。
4．如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于用于恢復(fù)直流分量的所述環(huán)路包括開關(guān)電流源(11)，用于根據(jù)在所述變換器(3)的輸出端的最高有效位(D7)的值來對(duì)存儲(chǔ)所述直流分量恢復(fù)電壓的電容器(12)充電或放電。
全文摘要
對(duì)輸入信號(hào)(Vin)進(jìn)行模數(shù)變換的設(shè)備,包括采樣保持單元(1),用于根據(jù)所述輸入信號(hào)提供穩(wěn)定的電壓邊沿;所述設(shè)備還包括連接到所述采樣保持單元(1)的增益級(jí)(9),在所述增益級(jí)的輸出端恢復(fù)所述信號(hào)的直流分量(VDC)的環(huán)路(9、10、11),所述環(huán)路包括接成負(fù)反饋形式的放大器(9)以提供所述增益級(jí)的增益,所述設(shè)備還包括連接到所述增益級(jí)輸出端的模數(shù)變換器(3)。本發(fā)明特別用在電纜接收機(jī)中。
文檔編號(hào)H04L27/22GK1214574SQ9812080
公開日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月9日
發(fā)明者布魯諾·邦霍爾, 弗雷德里克·佩拉德特 申請(qǐng)人:湯姆森多媒體公司