專利名稱：雙通路復用∑△調制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種。特別是涉及一種。本實用新型屬于信號處理領域，更具體的說是一種基于EA調制器技術的雙通路模擬數(shù)字轉換器。
背景技術：
模擬數(shù)字轉換器(ADC)在信號處理當中起著橋梁的作用，用以把我們現(xiàn)實世界的模 擬信號轉化為數(shù)字信號，在數(shù)字的世界進行信號處理，而數(shù)字信號由于其自身的抗干擾能 力強，易于實現(xiàn)復雜算法等優(yōu)點得到了越來越多地應用。技術的發(fā)展已經(jīng)證明，在處理低 頻信號方面例如音頻信號，聲頻信號等，Sigma Delta (EA)模擬數(shù)字轉換器有明顯的 優(yōu)勢。Sigma Delta (EA) ADC依靠過采樣(Over sampling)和噪聲整形(Noise shaping) 可以獲得高信噪比和寬動態(tài)范圍，同時它的結構優(yōu)勢還弱化了對模擬器件的精度的高要 求，這樣我們就能利用最新的工藝技術來實現(xiàn)，節(jié)省面積，降低成本。在高質量的音頻應 用中，我們往往會提出對立體聲的要求，由于需要處理左右兩個通路的信號，所以傳統(tǒng)上 我們依靠兩個Sigma Delta ADC來分別處理，然后送給后面的預加重，立體聲編碼等電 路來優(yōu)化信號。兩個模擬數(shù)字轉換器會占用更大的芯片面積，消耗更多的功耗，在電池供 電的系統(tǒng)中嚴重縮短了設備使用時間。所以提出了部分電路采用時分復用(Time Division Multiplexing TDM)的方法來克服上面的缺點。已經(jīng)存在的技術方案，例如歐洲專利(專 利號WO 03/017496 A2)中，雖然也采用了 TDM的方法，但是由于其降低了過采樣率(Over Sampling Rate 0SR)，所以也就降低了信號處理的動態(tài)范圍，造成了性能的損失。
發(fā)明內容
本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種性能良好，功耗更節(jié)約，面積更節(jié)省的雙通路復用i:厶調制器。
本實用新型所采用的技術方案是 一種雙通路復用i:A調制器，包括有依次相連的第一級信號采集電路、第一積分電路、第二級信號采集電路、第二積分電路、以及比較電路，其中，第一級信號采集電路的輸入端分別連接兩路輸入信號Vinl和Vin2，以及從比 較電路過來的兩路反饋控制信號FBI和FB2。
所述的第一級信號采集電路包括有第一路采樣電容CI、第一路參考電平采樣電容C9; 第二路采樣電容C2、第二路參考電平采樣電容C10;其中，第一路輸入信號Vinl通過時 鐘控制信號P1D與第一路采樣電容CI連接，第一路采樣電容CI的另一端又通過時鐘控制 信號P2進入第一積分電路，第一路采樣電容C1的兩端還分別通過時鐘控制信號P2D、 PI 接地；從比較電路過來的第一路反饋控制信號FB1控制正負參考電平RP1、 RNl分別通過 時鐘控制信號P1D、 P2D連接第一路參考電平采樣電容C9后，又通過時鐘控制信號P2進入第一積分電路，第一路參考電平采樣電容C9還通過時鐘控制信號P1接地；第二路輸入信號Vin2通過時鐘控制信號P2D與第二路采樣電容C2連接，第二路采樣電容C2的另一 端又通過時鐘控制信號P1進入第一積分電路，第二路采樣電容C1的兩端還分別通過時鐘 控制信號P1D、 P2接地；從比較電路過來的第二路反饋控制信號FB2控制正負參考電平 RP2、 RN2分別通過時鐘控制信號P2D、 P1D連接第二路參考電平采樣電容C10后，又通過 時鐘控制信號Pl進入第一積分電路，第二路參考電平采樣電容C10還通過時鐘控制信號 P2接地。
所述的第一積分電路包括有第一運算放大器AMP1、第一路積分電容C3和第二路積分 電容C4，其中，從第一級信號采集電路采集的信號進入第一運算放大器AMP1的正相輸入 端；從第一級信號采集電路采集的信號還依次通過時鐘控制信號P2、第一路積分電容C3、 時鐘控制信號P2D后與第一運算放大器AMP1的反相輸出端一起構成第一路輸出信號Vin3 與第二級信號采集電路的輸入端相連接；從第一級信號采集電路采集的信號還依次通過時 鐘控制信號P1、第二路積分電容C4、時鐘控制信號P1D后與第一運算放大器AMP1的反相 輸出端一起構成第二路輸出信號Vin4與第二級信號采集電路的輸入端相連接；第一運算 放大器AMP1的正相輸入端與反相輸入端之間還連接有時鐘控制信號RESET。
所述的第二級信號采集電路包括有第一路采樣電容C5、第一路參考電平采樣電容 Cll;第二路采樣電容C6、第二路參考電平采樣電容C12;其中，由第一積分電路過來的 第一路輸入信號Vin3通過時鐘控制信號P2D與第一路采樣電容C5連接，第一路采樣電容 C5的另一端又通過時鐘控制信號P2進入第二積分電路，第一路采樣電容C5的兩端還分 別通過時鐘控制信號P1D、 Pl接地；從比較電路過來的第一路反饋控制信號FB1控制正負 參考電平rpi、 RN1分別通過時鐘控制信號P1D、 P2D連接第一路參考電平采樣電容Cll后 又通過時鐘控制信號P2進入第二積分電路，第一路參考電平采樣電容Cll還通過時鐘控 制信號Pl接地；由第一積分電路過來的第二路輸入信號Vin4通過時鐘控制信號P1D與第 二路采樣電容C6連接，第二路采樣電容C6的另一端又通過時鐘控制信號Pl進入第二積 分電路，第二路采樣電容C6的兩端還分別通過時鐘控制信號P2D、 P2接地；從比較電路 過來的第二路反饋控制信號FB2控制正負參考電平RP2、 RN2分別通過時鐘控制信號P2D、 P1D連接第二路參考電平采樣電容C12后又通過時鐘控制信號Pl進入第二積分電路，第 二路參考電平采樣電容C12還通過時鐘控制信號P2接地。
所述的第二積分電路包括有第二運算放大器AMP2、第一路積分電容C7和第二路積分 電容C8，其中，從第二級信號采集電路采集的信號進入第二運算放大器AMP2的正相輸入 端；從第二級信號采集電路采集的信號還依次通過時鐘控制信號P2、第一路積分電容C7、 時鐘控制信號P2D后與第二運算放大器AMP2的反相輸出端一起構成第一路輸出信號Vin5 與比較電路的輸入端相連接；從第二級信號采集電路采集的信號還依次通過時鐘控制信號 Pl、第二路積分電容C8、時鐘控制信號P1D后與第二運算放大器AMP2的反相輸出端一起 構成第二路輸出信號Vin6與比較電路的輸入端相連接；第二運算放大器AMP2的正相輸入 端與反相輸入端之間還連接有時鐘控制信號RESET。
所述的比較電路包括有第一比較器Jl和第二比較器J2，其中，第一比較器J1的輸 入端連接從第二積分電路過來的第一路輸出信號Vin5;第二比較器J2的輸入端連接從第 二積分電路過來的第二路輸出信號Vin6;第一比較器Jl和第二比較器J2還分別連接時 鐘控制信號CMP;第一比較器Jl和第二比較器J2的輸出端分別構成雙通路復用E厶調制 器的兩路信號輸出，還分別構成兩路反饋控制信號FBI和FB2。
本實用新型的雙通路復用E厶調制器，在保證不損失電路性能，較少增加電路復雜度 的條件下，通過復用的方法實現(xiàn)了高性能的語音信號模數(shù)轉換。同時相比于傳統(tǒng)的方法復 用的方案節(jié)省了可觀的芯片面積和功耗，降低了成本，增長了系統(tǒng)的工作時間。


圖1是雙通路復用i:A調制器的原理框圖2是時鐘控制信號示意圖3是Reset信號作用對比圖。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本實用新型的雙通路復用￡A調制器做出詳細說明。
本實用新型的雙通路復用i:A調制器，包含了一個兩通路信號的采樣電路，分別用兩
個電容在不同的相位采樣兩路信號，然后與依據(jù)數(shù)字輸出的反饋控制信號做差，等待調制 器的處理。輸出也為完全分隔的兩路，提供給后面的數(shù)字濾波器，分別濾除經(jīng)過整形的量 化噪聲。通過時鐘產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生控制信號，達到時分復用的目的。復用的積分器能 夠完全的隔離兩路信號，避免相互干擾，在不同的相位分別處理異路信號或者保存上一個 相位的狀態(tài)，以供下一個相位到來時積分。
如圖l所示，本實用新型的雙通路復用EA調制器，包括有依次相連的第一級信號 采集電路A、第一積分電路B、第二級信號采集電路C、第二積分電路D、以及比較電路E， 其中，第一級信號采集電路A的輸入端分別連接兩路輸入信號Vinl和Vin2，以及從比較 電路E過來的兩路反饋控制信號FBI和FB2。
所述的第一級信號采集電路A包括有第一路采樣電容Cl、第一路參考電平采樣電容 C9;第二路采樣電容C2、第二路參考電平采樣電容C10;其中，第一路輸入信號Vinl通 過時鐘控制信號P1D與第一路采樣電容Cl連接，第一路采樣電容Cl的另一端又通過時鐘 控制信號P2進入第一積分電路B，第一路采樣電容Cl的兩端還分別通過時鐘控制信號 P2D、 Pl接地；從比較電路E過來的第一路反饋控制信號FB1控制正負參考電平RP1、 RN1 分別通過時鐘控制信號P1D、 P2D連接第一路參考電平采樣電容C9后，又通過時鐘控制信 號P2進入第一積分電路B，第一路參考電平采樣電容C9還通過時鐘控制信號Pl接地； 第二路輸入信號Vin2通過時鐘控制信號P2D與第二路采樣電容C2連接，第二路采樣電容 C2的另一端又通過時鐘控制信號Pl進入第一積分電路B，第二路采樣電容Cl的兩端還分 別通過時鐘控制信號P1D、 P2接地；從比較電路E過來的第二路反饋控制信號FB2控制正負參考電平RP2、 RN2分別通過時鐘控制信號P2D、 P1D連接第二路參考電平采樣電容C10 后，又通過時鐘控制信號Pl進入第一積分電路B，第二路參考電平采樣電容C10還通過 時鐘控制信號P2'接地。
所述的第一積分電路B包括有第一運算放大器AMP1 、第一路積分電容C3和第二路積 分電容C4，其中，從第一級信號采集電路A采集的信號進入第一運算放大器AMP1的正相 輸入端；從第一級信號采集電路A采集的信號還依次通過時鐘控制信號P2、第一路積分 電容C3、時鐘控制信號P2D后與第一運算放大器AMP1的反相輸出端一起構成第一路輸出 信號Vin3與第二級信號采集電路C的輸入端相連接；從第一級信號采集電路A采集的信 號還依次通過時鐘控制信號P1、第二路積分電容C4、時鐘控制信號P1D后與第一運算放 大器AMP1的反相輸出端一起構成第二路輸出信號Vin4與第二級信號采集電路C的輸入端 相連接；第一運算放大器AMP1的正相輸入端與反相輸入端之間還連接有時鐘控制信號 RESET。
所述的第二級信號采集電路C包括有第一路采樣電容C5、第一路參考電平采樣電容 Cll;第二路采樣電容C6、第二路參考電平采樣電容C12;其中，由第一積分電路B過來 的第一路輸入信號Vin3通過時鐘控制信號P2D與第一路采樣電容C5連接，第一路采樣電 容C5的另一端又通過時鐘控制信號P2進入第二積分電路D，第一路采樣電容C5的兩端 還分別通過時鐘控制信號P1D、 Pl接地；從比較電路E過來的第一路反饋控制信號FB1控 制正負參考電平RP1、 RN1分別通過時鐘控制信號P1D、 P2D連接第一路參考電平采樣電容 Cll后又通過時鐘控制信號P2進入第二積分電路D，第一路參考電平采樣電容Cll還通過 時鐘控制信號Pl接地；由第一積分電路B過來的第二路輸入信號Vin4通過時鐘控制信號 P1D與第二路采樣電容C6連接，第二路采樣電容C6的另一端又通過時鐘控制信號Pl進 入第二積分電路D，第二路采樣電容C6的兩端還分別通過時鐘控制信號P2D、 P2接地； 從比較電路E過來的第二路反饋控制信號FB2控制正負參考電平RP2、 RN2分別通過時鐘 控制信號P2D、 P1D連接第二路參考電平采樣電容C12后又通過時鐘控制信號Pl進入第二 積分電路D，第二路參考電平采樣電容C12還通過時鐘控制信號P2接地。
所述的第二積分電路D包括有第二運算放大器AMP2、第一路積分電容C7和第二路積 分電容C8，其中，從第二級信號采集電路C采集的信號進入第二運算放大器AMP2的正相 輸入端；從第二級信號采集電路C采集的信號還依次通過時鐘控制信號P2、第一路積分 電容C7、時鐘控制信號P2D后與第二運算放大器AMP2的反相輸出端一起構成第一路輸出 信號Vin5與比較電路E的輸入端相連接；從第二級信號采集電路C采集的信號還依次通 過時鐘控制信號P1、第二路積分電容C8、時鐘控制信號P1D后與第二運算放大器AMP2的 反相輸出端一起構成第二路輸出信號Vin6與比較電路E的輸入端相連接；第二運算放大 器AMP2的正相輸入端與反相輸入端之間還連接有時鐘控制信號RESET。
所述的比較電路E包括有第一比較器Jl和第二比較器J2，其中，第一比較器Jl的 輸入端連接從第二積分電路D過來的第一路輸出信號Vin5;第二比較器J2的輸入端連接 從第二積分電路D過來的第二路輸出信號Vin6;第一比較器Jl和第二比較器J2還分別連接時鐘控制信號CMP;第一比較器Jl和第二比較器J2的輸出端分別構成雙通路復用E △ 調制器的兩路信號輸出，還分別構成兩路反饋控制信號FBI和FB2。
上述的時鐘控制信號P1、 P1D、 P2、 P2D、 RESET、 CMP是由時鐘電路產(chǎn)生，在圖2中 表明了它們之間的具體邏輯關系。
上述的第一正負參考電平RP1、 RN1和第二正負參考電平RP2、 RN2的具體數(shù)值需要根 據(jù)應用來設定。
對圖1所示電路在Pl相位，對第1路信號而言第一級Vinl信號被采樣在采樣電容即 第一電容C1上，第一級的積分電容即第三電容C3從電路中斷開，用以保存上一個相位的 積分狀態(tài)，第二級采樣即第五電容C5短接清零，第二級的積分電容即第七電容C7也從電 路中斷開保存上一相位的狀態(tài)，此時第1路的反饋采樣電容C9， C11在FB1信號的控制下 對RP1或者RN1進行采樣，以供接下來的積分相位時采用。而此時第2路信號所有的采樣 電容，積分電容和反饋電容通過運算放大器形成反饋的通路，根據(jù)此時的反饋信號FB2進 行正負積分，在Pl相位結束之前由CMP信號控制比較器進行判斷，以決定轉換后下一位 數(shù)字信號的高低電平情況。在P2相位到來后第l路和第2路的情況完全交換，即第l路 信號積分，第2路則進行采樣。這樣通過一個時鐘兩個相位下對兩個通路分別積分實現(xiàn)了 對運算放大器的時分復用功能，對于不同的兩路信號，分別用CMP信號的上升沿和下降沿 來進行輸出結果的判斷。
說明圖3說明了 RESET信號的作用和必要性。由于運放的有限增益特性，在一路信號 (假設為第1路)積分相位最后，運算放大器的輸入端差分電壓并不為零，而是與第1路 信號有關，由于在運放的輸入端存在寄生電容，所以這個差分電壓信號以電荷的方式存儲 到了寄生電容上。在下個相位另一路信號(假設為第2路)開始了積分，使用信號RESET, 在兩個相位P1和P2之間，對運放的輸入端進行一次清零復位，這樣寄生電容上的電荷在 下次積分前就被完全放掉，避免了通過寄生電容的相互影響。圖3說明了這個過程，其中 netl5和netl6是兩個相位Pl、 P2信號，RESET是復位信號，最下面的一個信號是運放輸 入端的差分信號，從圖中可以看到在一個相位net15 (Pl)結束后，RESET到來前，運放 的輸入端有一定的差分電壓，也就是寄生電容存儲了一定量的電荷，而這個電荷會引起兩 路之間的干擾。隨著RESET信號的到來運放輸入端的差分電壓變?yōu)榱肆?，也就是說這部分 電荷在netl6 (P2)到來前被釋放清零，避免了在下一次積分過程產(chǎn)生干擾。
本實用新型的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此不能依此來限制本實用新型 的保護范圍，凡是由本領域技術人員根據(jù)本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同 樣屬于本實用新型保護的范圍。
權利要求1.一種雙通路復用∑Δ調制器，其特征在于，包括有依次相連的第一級信號采集電路(A)、第一積分電路(B)、第二級信號采集電路(C)、第二積分電路(D)、以及比較電路(E)，其中，第一級信號采集電路(A)的輸入端分別連接兩路輸入信號Vin1和Vin2，以及從比較電路(E)過來的兩路反饋控制信號FB1和FB2。
2. 根據(jù)權利要求1所述的雙通路復用i:A調制器，其特征在于，所述的第一級信號 采集電路(A)包括有第一路采樣電容C1、第一路參考電平采樣電容C9;第二路采樣電容 C2、第二路參考電平采樣電容C10;其中，第一路輸入信號Vinl通過時鐘控制信號P1D 與第一路采樣電容Cl連接，第一路采樣電容Cl的另一端又通過時鐘控制信號P2進入第 一積分電路(B)，第一路采樣電容C1的兩端還分別通過時鐘控制信號P2D、 Pl接地；從 比較電路(E)過來的第一路反饋控制信號FBI控制正負參考電平RP1、 RN1分別通過時鐘 控制信號P1D、 P2D連接第一路參考電平采樣電容C9后，又通過時鐘控制信號P2進入第 一積分電路(B),第一路參考電平采樣電容C9還通過時鐘控制信號P1接地；第二路輸 入信號Vin2通過時鐘控制信號P2D與第二路采樣電容C2連接，第二路采樣電容C2的另 一端又通過時鐘控制信號Pl進入第一積分電路(B)，第二路采樣電容C1的兩端還分別 通過時鐘控制信號P1D、 P2接地；從比較電路(E)過來的第二路反饋控制信號FB2控制 正負參考電平RP2、 RN2分別通過時鐘控制信號P2D、 P1D連接第二路參考電平采樣電容 C10后，又通過時鐘控制信號Pl進入第一積分電路(B)，第二路參考電平采樣電容CIO 還通過時鐘控制信號P2接地。
3. 根據(jù)權利要求1所述的雙通路復用EA調制器，其特征在于，所述的第一積分電 路(B)包括有第一運算放大器AMP1、第一路積分電容C3和第二路積分電容C4，其中， 從第一級信號采集電路(A)采集的信號進入第一運算放大器AMP1的正相輸入端；從第一 級信號采集電路(A)采集的信號還依次通過時鐘控制信號P2、第一路積分電容C3、時鐘 控制信號P2D后與第一運算放大器AMP1的反相輸出端一起構成第一路輸出信號Vin3與第 二級信號采集電路(C)的輸入端相連接；從第一級信號采集電路(A)采集的信號還依次 通過時鐘控制信號P1、第二路積分電容C4、時鐘控制信號P1D后與第一運算放大器AMP1 的反相輸出端一起構成第二路輸出信號Vin4與第二級信號采集電路(C)的輸入端相連接； 第一運算放大器AMP1的正相輸入端與反相輸入端之間還連接有時鐘控制信號RESET。
4. 根據(jù)權利要求1所述的雙通路復用i:A調制器，其特征在于，所述的第二級信號采集電路(C)包括有第一路采樣電容C5、第一路參考電平采樣電容C11;第二路采樣電 容C6、第二路參考電平采樣電容C12;其中，由第一積分電路(B)過來的第一路輸入信 號Vin3通過時鐘控制信號P2D與第一路采樣電容C5連接，第一路采樣電容C5的另一端 又通過時鐘控制信號P2進入第二積分電路(D)，第一路采樣電容C5的兩端還分別通過 時鐘控制信號P1D、 Pl接地；從比較電路(E)過來的第一路反饋控制信號FBI控制正負 參考電平RPl、 RN1分別通過時鐘控制信號P1D、 P2D連接第一路參考電平采樣電容Cll后 又通過時鐘控制信號P2進入第二積分電路(D)，第一路參考電平采樣電容C11還通過時鐘控制信號Pl接地；由第一積分電路(B)過來的第二路輸入信號Vin4通過時鐘控制信 號P1D與第二路采樣電容C6連接，第二路采樣電容C6的另一端又通過時鐘控制信號Pl 進入第二積分電路(D)，第二路采樣電容C6的兩端還分別通過時鐘控制信號P2D、 P2接 地；從比較電路(E)過來的第二路反饋控制信號FB2控制正負參考電平RP2、 RN2分別通 過時鐘控制信號P2D、 P1D連接第二路參考電平采樣電容C12后又通過時鐘控制信號Pl進 入第二積分電路(D)，第二路參考電平采樣電容C12還通過時鐘控制信號P2接地。
5. 根據(jù)權利要求1所述的雙通路復用EA調制器，其特征在于，所述的第二積分電 路(D)包括有第二運算放大器AMP2、第一路積分電容C7和第二路積分電容C8，其中， 從第二級信號采集電路(C)采集的信號進入第二運算放大器AMP2的正相輸入端；從第二 級信號采集電路(C)采集的信號還依次通過時鐘控制信號P2、第一路積分電容C7、時鐘 控制信號P2D后與第二運算放大器AMP2的反相輸出端一起構成第一路輸出信號Vin5與比 較電路(E)的輸入端相連接；從第二級信號采集電路(C)采集的信號還依次通過時鐘控 制信號P1、第二路積分電容C8、時鐘控制信號P1D后與第二運算放大器AMP2的反相輸出 端一起構成第二路輸出信號Vin6與比較電路(E)的輸入端相連接；第二運算放大器AMP2 的正相輸入端與反相輸入端之間還連接有時鐘控制信號RESET。
6. 根據(jù)權利要求1所述的雙通路復用i:A調制器，其特征在于，所述的比較電路(E) 包括有第一比較器Jl和第二比較器J2,其中，第一比較器Jl的輸入端連接從第二積分 電路(D)過來的第一路輸出信號Vin5;第二比較器J2的輸入端連接從第二積分電路(D) 過來的第二路輸出信號Vin6;第一比較器Jl和第二比較器J2還分別連接時鐘控制信號 CMP;第一比較器Jl和第二比較器J2的輸出端分別構成雙通路復用E厶調制器的兩路信 號輸出，還分別構成兩路反饋控制信號FB1和FB2。
專利摘要一種雙通路復用∑△調制器，包括有依次相連的由兩路采樣電容C1、C2及兩路參考電平采樣電容C9、C10構成的第一級信號采集電路、由第一運算放大器AMP1、兩路積分電容C3、C4構成的第一積分電路、由兩路采樣電容C5、C6及兩路參考電平采樣電容C11、C12構成的第二級信號采集電路、由第二運算放大器AMP2、兩路積分電容C7、C8構成的第二積分電路、以及比較電路，其中，第一級信號采集電路的輸入端分別連接兩路輸入信號Vin1和Vin2，以及從比較電路過來的兩路反饋控制信號FB1和FB2。本實用新型在保證不損失電路性能，較少增加電路復雜度的條件下，通過復用的方法實現(xiàn)了高性能的語音信號模數(shù)轉換。相比于傳統(tǒng)的方法復用的方案節(jié)省了可觀的芯片面積和功耗，降低了成本，增長了系統(tǒng)的工作時間。
文檔編號H03M3/02GK201181937SQ20082007431
公開日2009年1月14日 申請日期2008年4月7日 優(yōu)先權日2008年4月7日
發(fā)明者岳 吳, 宋樹貴, 田進峰, 秦世才 申請人:南開大學