[发明专利]模数转换器及模数转换方法

说明书

本申请公开了一种模数转换器及模数转换方法。该模数转换器包括：模拟加法器，对模拟输入信号和反馈信号执行减法操作，以获得误差信号；积分器，对误差信号进行积分运算，以获得积分信号；量化器，对模拟输入信号和积分信号的和进行量化处理，以输出N位的量化信号；增量调制器，根据历史数值将N位的量化信号转换为M位的输出信号，M和N均为非零自然数，且M大于N；以及数模转换器，连接在增量调制器和模拟加法器之间，用于将M位的输出信号转换为模拟的反馈信号后发送至模拟加法器。该模数转换器可以同时兼顾装置稳定性和高信噪比的要求。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，更具体地，涉及一种模数转换器及模数转换方法。

背景技术

随着数字电子技术的迅速发展，各种数字设备，特别是各种处理器的应用日益广泛，几乎渗透到国民经济的所有领域之中。处理器只能够对数字信号进行处理，处理的结果还是数字量。而自然界中的变量往往是连续变化的模拟量，例如力，位移，速度等。这些模拟量先要经过传感器变成电压或者电流信号，然后再转换成数字量，才能够送往处理器进行处理，这就需要模拟数字转换器，即模数转换器(ADC)。模数转换器具有非常重要的地位，几十年来对模数转换器的改进一直是信号处理领域的重点。

传统的线性脉冲编码调制(PCM)ADC受到了制造工艺的限制，无法达到很高的分辨率。但基于Delta-Sigma调制技术的ADC可以在现有工艺下实现高分辨率(大于16位)，同时由于结构简单，所以易于实现。低成本高性能使得Delta-Sigma调制技术得到了广泛的应用。

传统的Delta-Sigma调制器，可以有多个积分器。如两个积分器串联，那么就称为二阶Delta-Sigma调制器。不同阶数的调制器，对于噪声整型(Noise-Shaping)具有不同的作用，阶数越高，噪声整型效果越好。不过阶数越高设计的难度越大，调制器整体的稳定性降低。

多位的模数转换器量化与多位的数模转换器反馈可以提升信号在带宽内的信噪比，从而避免使用过多阶数而带来的复杂性。然而多位的模数转换器量化器与多位反馈的数模转换器的设计的线性度也直接影响到整个系统的性能。

因此，期望提供一种改进的模数装换装置，以减少调制器的阶数，保持装置的稳定性，同时满足高信噪比设计的要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种模数转换器及模数转换方法，从而同时兼顾稳定性和高信噪比的要求。

根据本发明的一方面，提供一种模数转换器，包括：

模拟加法器，对模拟输入信号和反馈信号执行减法操作，以获得误差信号；

积分器，对所述误差信号进行积分运算，以获得积分信号；

量化器，对所述模拟输入信号和所述积分信号的和进行量化处理，以输出N位的量化信号；

增量调制器，根据历史数值将所述N位的量化信号转换为M位的输出信号，M和N均为非零自然数，且M大于N；以及

数模转换器，连接在所述增量调制器和所述模拟加法器之间，用于将所述M位的输出信号转换为模拟的反馈信号后发送至所述模拟加法器。

可选的，所述增量调制器包括：

存储模块，用于存储至少一个历史周期中得到的所述M位的输出信号，以及存储至少一个历史周期的N位的量化信号，并根据至少一个历史周期中得到的所述M位的输出信号和当前周期中的所述N位的量化信号，判断所述当前周期中的所述N位的量化信号的边界，获得所述当前周期中增量的边界值，所述历史周期是在所述当前周期之前的周期；

数据处理模块，对所述存储模块获得的所述边界值进行量化处理；以及