[发明专利]一种去除数字模拟转换器短时脉冲干扰的电路和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字模拟转换器的输出部分，具体是用一种“跟踪/充电”电路去除数字模拟转换器产生的短时脉冲干扰

背景技术

在R-2R结构的数字模拟转换器中，当数据发生变化时会产生短时脉冲干扰。

图1是一个R-2R数字模拟转换器的结构图。其中，由控制信号110-113控制着模拟开关120-123，组成了一个4位的R-2R梯形网络。分辨率为2的4次方，控制信号110为最高有效位，控制信号113为最低有效位。运算放大器101负责将R-2R梯形网络输出的电流转换成电压输出102。

当控制信号110-113从“0111”变化为“1000”或者从“1000”变化成“0111”时，二进制数据只增加了1，但是所有的位包括最高有效位都发生了变化。而在现实中，所有位的变化不可能完全同步，模拟开关120-123的动作也不可能完全同步，会有一定的时间差异，这造成了一定的中间态。这个中间态会导致一个较大的短时脉冲干扰。

另外，模拟开关120-123在开关切换的时候会产生一些电荷注入。这也会导致一些较小的短时脉冲干扰。

所以，在R-2R数字模拟转换器中，当数据发生变化时会产生一些短时脉冲干扰。这些短时脉冲干扰会使数字模拟转换器输出端102产生噪音。

最简单的用于去除短时脉冲干扰的方法是在输出端加一个低通滤波器，滤除掉高频的短时脉冲干扰。但是这种方法不能够完全滤除短时脉冲干扰的能量。而且低通滤波器本身会限制数字模拟转换器的带宽。

一个经常用于去除短时脉冲干扰的方法是在数字模拟转换器的输出端加一个“跟踪/保持”电路。如图2A所示的“跟踪/保持”电路200A，当数字模拟转换器100的数据发生变化时，模拟开关201断开，进入“保持”状态，电容202保持着模拟开关201断开之前的电平，运算放大器203缓冲电容202的电平，电路的输出204被保持在之前的电平。这时，由数字模拟转换器产生的短时脉冲干扰不会影响输出。当数字模拟转换器结束了短时脉冲干扰，模拟开关201闭合，切换回“跟踪”状态。电路的输出端204被跟踪成数字模拟转换器输出端102的数据变化过后的电平。

由于“跟踪/保持”电路的切换需要由模拟开关来完成，在切换的时候同样会有电荷注入的问题。一个常用的去除“跟踪/保持”电路中模拟开关电荷注入问题的方法如图2B所示，在运算放大器203的另一端加上一个相同的模拟开关205和电容206。模拟开关201和205同时动作，电荷注入同时作用于电容202和206，这样可以做一个差分补偿。

虽然“跟踪/保持”电路可以去除数字模拟转换器中的短时脉冲干扰。但由于电容202的存在使得电路产生过冲现象。如图3所示，在“保持”状态下，数字模拟转换器的输出端102在经过了短时脉冲干扰300后变化到新的电平。然后“保持”状态切换到“跟踪”状态。这时需要驱动电容202跟踪数字模拟转换器输出端102的新电平。驱动电容负载会发生过冲301。这同样会对“跟踪/保持”电路的输出端204产生新的噪音。另外，由于过冲301的存在，需要有足够的时候等待过冲消失，这增加了数字模拟转换器的稳定时间。

发明内容

本发明的第1个目的是提供了一种“跟踪/充电”电路。它可以用于去除数字模拟转换器的短时脉冲干扰，同时也可以去除“跟踪/保持”电路带来的过冲现象。减少了数字模拟转换器所产生的噪音。

本发明的第2个目的是提供了上述“跟踪/充电”电路的使用方法。

为实现上述目的，通过以下的技术方案实现“跟踪/充电”电路。电容通过一个模拟开关连接到数字模拟转换器输出端。“跟踪/充电”控制器观察数字模拟转换器输入的数据，当数据发生变化的时候，切换到“充电”状态，断开连接数字模拟转换器输出端和电容的模拟开关，断开后电容保持着断开前的电平，然后通过可变电流源对电容充电/放电，使电容两端的电平变化到近似于数据变化后的电平。当数字模拟转换器的短时脉冲干扰结束，输出端稳定后，进入“跟踪”状态，闭合连接数字模拟转换器输出端和电容的模拟开关，电容两端的电平被跟踪到数字模拟转换器输出端的电平。

由于电容在数字模拟转换器产生短时脉冲干扰的时候被断开，不受到影响，而且被充电/放电到近似于数据变化后的电平，在进入到“跟踪”状态时过冲大大减小。

附图说明

附图1是背景技术的数字模拟转换器构成图

附图2A是背景技术的“跟踪/保持”电路用于数字模拟转换器的构成图