Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)字電子技術(shù)的迅速發(fā)展，各種數(shù)字設(shè)備，特別是數(shù)字電子計算機的應(yīng)用日 益廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟的所有領(lǐng)域之中。數(shù)字計算機只能夠?qū)?shù)字信號進行處理，處 理的結(jié)果還是數(shù)字量，它在用于生產(chǎn)過程自動控模數(shù)轉(zhuǎn)換器制的時候，所要處理的變量往 往是連續(xù)變化的物理量，如溫度、壓力、速度等都是模擬量，這些非電子信號的模擬量先要 經(jīng)過傳感器變成電壓或者電流信號，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能夠送往計算 機進行處理。
[0003] Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器因具有高分辨率、高集成度、低成本等優(yōu)勢，在集成電路 領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。圖1是現(xiàn)有的一種Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器。參考圖1，所述 Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括采樣保持單元11、放大單元12以及電壓比較單元13。
[0004] 所述采樣保持單元11包括第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3、第四開關(guān)K4、 第五開關(guān)K5、第六開關(guān)K6、第七開關(guān)K7、第八開關(guān)K8、第九開關(guān)K9、第十開關(guān)K10、第一電容 C1以及第二電容C2,所述第一開關(guān)K1的控制端和所述第二開關(guān)K2的控制端適于輸入第一 采樣信號S1，所述第三開關(guān)K3的控制端和所述第四開關(guān)K4的控制端適于輸入第二采樣信 號S2,所述第五開關(guān)K5的控制端和所述第六開關(guān)K6的控制端適于輸入第三采樣信號S3， 所述第八開關(guān)K8的控制端和所述第十開關(guān)K10的控制端適于接收所述電壓比較單元13輸 出的第一比較信號B1，所述第七開關(guān)K7的控制端和所述第九開關(guān)K9的控制端適于接收所 述電壓比較單元13輸出的第二比較信號B2。所述第八開關(guān)K8和所述第九開關(guān)K9適于控 制所述采樣保持單元11接收第一參考電壓Vrefp，所述第七開關(guān)K7和所述第十開關(guān)K10適 于控制所述采樣保持單元11接收第二參考電壓Vrefn，所述第一參考電壓Vrefp與所述第 二參考電壓Vrefn電壓差即為所述Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠轉(zhuǎn)換的最大電壓。
[0005] 所述放大單元12包括運算放大器0PA、第三電容C3以及第四電容C4。
[0006] 所述電壓比較單元13包括電壓比較器Comp，所述電壓比較器Comp的同相輸出端 適于輸出所述第一比較信號B1，即所述電壓比較器Comp的同相輸出端連接所述第八開關(guān) K8的控制端和所述第十開關(guān)K10的控制端；所述電壓比較器Comp的反相輸出端適于輸出 所述第二比較信號B2,即所述電壓比較器Comp的反相輸出端連接所述第七開關(guān)K7的控制 端和所述第九開關(guān)K9的控制端。將所述第二比較信號B2和所述第一比較信號B1轉(zhuǎn)換為 單端信號，所述單端信號作為數(shù)字濾波器的輸入進行數(shù)字信號處理。所述Sigma-Delta模 數(shù)轉(zhuǎn)換器中各器件的連接關(guān)系參考圖1所示，在此不再贅述。
[0007] 圖2示出了圖1中各采樣信號的波形示意圖。具體地，所述第一采樣信號S1、所述 第二采樣信號S2以及所述第三采樣信號S3為頻率和占空比相同的采樣信號，各信號為高 電平時控制相應(yīng)的開關(guān)閉合，各信號為低電平時控制相應(yīng)的開關(guān)斷開。
[0008] 所述采樣保持單元11適于對待轉(zhuǎn)換的電壓與參考電壓之間的差值進行采樣和保 持，輸出第一米樣電壓US1和第二米樣電壓US2。第一輸入信號Vinp和第二輸入信號Vinn為 差分信號，所述第一輸入信號Vinp和所述第二輸入信號Vinp的差值即為所述待轉(zhuǎn)換的電 壓。所述第三開關(guān)K3和所述第四開關(guān)K4的連接端適于輸入?yún)⒖茧娢籚cm。
[0009] 具體地，對所述第一輸入信號Vinp和所述第二輸入信號Vinn進行采樣時，所述采 樣保持單元11中的開關(guān)僅所述第一開關(guān)K1、所述第二開關(guān)K2、所述第三開關(guān)K3以及所述 第四開關(guān)K4閉合，其余開關(guān)斷開，所述第一輸入信號Vinp對所述第一電容C1充電，所述第 二輸入信號Vinn對所述第二電容C2充電；
[0010] 對所述第一輸入信號Vinp和所述第二輸入信號Vinn進行保持時，所述第一開關(guān) K1、所述第二開關(guān)K2、所述第三開關(guān)K3以及所述第四開關(guān)K4斷開，所述第七開關(guān)K7以及所 述第九開關(guān)K9閉合(或斷開)，所述第八開關(guān)K8以及所述第十開關(guān)K10斷開(或閉合)，將所 述待轉(zhuǎn)換的電壓與參考電壓之間的差值輸出至所述放大單元12。
[0011] 所述放大單元12適于接收所述第一采樣電壓US1和所述第二采樣電壓US2，對采樣 到的待轉(zhuǎn)換的電壓與參考電壓之間的差值進行積分放大，以獲得第一放大信號A1和第二 放大信號A2。
[0012] 所述電壓比較單元13適于接收所述第一放大信號A1和所述第二放大信號A2,并 對所述第一放大信號A1和所述第二放大信號A2進行電壓比較，以獲得所述第一比較信號 B1和第二比較信號B2。
[0013] 當所述放大單元12的積分結(jié)果大于零時，輸出給數(shù)字濾波器的值為1，所述第八 開關(guān)K8和所述第九開關(guān)K9閉合；當所述放大單元12的積分結(jié)果小于零時，輸出給數(shù)字濾 波器的值為-1，所述第七開關(guān)K7和所述第十開關(guān)K10閉合。如此反復(fù)，直至所述放大單元 12的積分結(jié)果等于0。
[0014] 對于低速、高精度的Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通常采用片外校準的方式消除其 內(nèi)部阻抗失配引起的失調(diào)，但片外校準的方式無法消除因溫漂和低頻噪聲(主要為1/f噪 聲，即閃爍噪聲）引起的失調(diào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明解決的是Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器因溫漂和低頻噪聲引起的失調(diào)的問題。
[0016] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括采樣保持單元、 放大單元和電壓比較單元，還包括輸入斬波單元和輸出斬波單元；
[0017] 所述輸入斬波單元適于對第一輸入信號和第二輸入信號進行斬波處理以獲得并 發(fā)送第一處理信號和第二處理信號至所述采樣保持單元，所述第一輸入信號和所述第二輸 入信號為差分信號；
[0018] 所述輸出斬波單元適于對所述電壓比較單元輸出的第一比較信號和第二比較信 號進行斬波處理以獲得所述Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號。
[0019] 可選的，所述輸入斬波單元包括第一輸入開關(guān)、第二輸入開關(guān)、第三輸入開關(guān)以及 第四輸入開關(guān)；
[0020] 所述第一輸入開關(guān)的第一端連接所述第二輸入開關(guān)的第一端并適于輸入所述第 一輸入信號，所述第三輸入開關(guān)的第一端連接所述第四輸入開關(guān)的第一端并適于輸入所述 第二輸入信號；
[0021] 所述第一輸入開關(guān)的第二端連接所述第三輸入開關(guān)的第二端并適于輸出所述第 一處理信號，所述第二輸入開關(guān)的第二端連接所述第四輸入開關(guān)的第二端并適于輸出所述 第二處理信號；
[0022] 所述第一輸入開關(guān)的控制端和所述第四輸入開關(guān)的控制端適于輸入第一斬波信 號，所述第二輸入開關(guān)的控制端和所述第三輸入開關(guān)的控制端適于輸入所述第一斬波信號 的反相信號。
[0023] 可選的，所述輸出斬波單元包括第一輸出開關(guān)以及第二輸出開關(guān)；
[0024] 所述第一輸出開關(guān)的第一端適于輸入所述第一比較信號，所述第二輸出開關(guān)的第 一端適于輸入所述第二比較信號，所述第一輸出開關(guān)的第二端連接所述第二輸出開關(guān)的第 二端并適于輸出所述輸出信號，所述第一輸出開關(guān)的控制端適于輸入第二斬波信號，所述 第二輸出開關(guān)的控制端適于輸入所述第二斬波信號的反相信號。
[0025] 可選的，所述放大單元包括第一控制開關(guān)、第二控制開關(guān)、第三控制開關(guān)、第四控 制開關(guān)、第五控制開關(guān)、第六控制開關(guān)、第七控制開關(guān)、第八控制開關(guān)、第三電容、第四電容 以及運算放大器；
[0026] 所述運算放大器的同相輸入端連接所述第一控制開關(guān)的第一端和所述第六控制 開關(guān)的第一端并適于輸入所述采樣保持單元輸出的第一采樣電壓，所述運算放大器的反相 輸入端連接所述第五控制開關(guān)的第一端和所述第二控制開關(guān)的第一端并適于輸入所述采 樣保持單元輸出的第二采樣電壓，所述運算放大器的反相輸出端連接所述第三控制開關(guān)的 第二端和所述第八控制開關(guān)的第二端并適于輸出第一放大信號，所述運算放大器的同相輸 出端連接所述第七控制開關(guān)的第二端和所述第四控制開關(guān)的第二端并適于輸出第二放大 信號；
[0027] 所述第三電容的一端連接所述第一控制開關(guān)的第二端和所述第二控制開關(guān)的第 二端，所述第三電容的另一端連接所述第三控制開關(guān)的第一端和所述第四控制開關(guān)的第一 端；
[0028] 所述第四電容的一端連接所述第五控制開關(guān)的第二端和所述第六控制開關(guān)的第 二端，所述第四電容的另一端連接所述第七控制開關(guān)的第一端和所述第八控制開關(guān)的第一 端；
[0029] 所述第一控制開關(guān)的控制端、第三控制開關(guān)的控制端、第五控制開關(guān)的控制端以 及第七控制開關(guān)的控制端適于輸入第三斬波信號，所述第二控制開關(guān)的控制端、第四控制 開關(guān)的控制端、第六控制開關(guān)的控制端以及第八控制開關(guān)的控制端適于輸入第三斬波信號 的反相信號。
[0030] 可選的，還包括開關(guān)控制單元，所述開關(guān)控制單元包括第九控制開關(guān)、第十控制開 關(guān)、第十一控制開關(guān)以及第十二控制開關(guān)；
[0031] 所述第九控制開關(guān)的第一端連接所述第十一控制開關(guān)的第一端并適于接收所述 第一比較信號，所述第十控制開關(guān)的第一端連接所述第十二控制開關(guān)的第一端并適于接收 所述第二比較信號；所述第九控制開關(guān)的第二端連接所述第十控制開關(guān)的第二端并適于輸 出第一控制信號，所述第