模数转换系统及利用模数转换系统进行的转换方法与流程

本发明涉及信号处理，尤其涉及一种模数转换系统及其方法。

背景技术：

1、当∑-δ模数转换器(analogy-digital converter，adc)的输入端接收到缓慢变化的模拟信号，例如，该模拟信号的频率较低或为直流量，则输出端可能产生空闲音。而这些空闲音在听觉上表现为“嘘嘘嘘”的声音，完全是人耳听得见的并且是令人不快的。另外，产生这些空闲音的噪声尖峰还可能被∑-δ模数转换器错误的转换为数字值，进一步增大了模数转换误差。为了消除或降低空闲音，传统方法在模拟信号中添加随机信号。由于该随机信号相对于模拟信号是随机的，从而打破了产生空闲音的周期性，进而消除或降低了空闲音。但是由于∑-δ模数转换器的非理想性及后期版图寄生的影响，导致该随机信号并不能在∑-δ模数转换器的输出端完全消除掉，进而对∑-δ模数转换器的输出结果造成影响。

技术实现思路

1、本发明提供了一种利用模数转换系统将模拟输入信号转换成数字输出信号的方法。该模数转换系统包括切波单元、∑-δ调制器、数字加法器及数字抽取滤波器。该方法包括：切波单元产生具有第一逻辑状态和第二逻辑状态的切波信号；以及当切波信号处于第一逻辑状态时：模数转换系统产生多个第一伪随机信号；模数转换系统根据多个第一伪随机信号和模拟输入信号产生第一求和信号；∑-δ调制器将第一求和信号转换为第一数字信号；模数转换系统产生多个第一进位信号，其中，多个第一进位信号指示的多个模拟信号的叠加信号与多个第一伪随机信号的叠加信号相互反相；数字加法器对第一数字信号和多个第一进位信号求和并产生第一输出结果。该方法还包括当切波信号处于第二逻辑状态时：模数转换系统产生多个第二伪随机信号；模数转换系统根据多个第二伪随机信号和模拟输入信号产生第二求和信号；∑-δ调制器将反相后的第二求和信号转换为第二数字信号；模数转换系统产生多个第二进位信号，其中，多个第二进位信号指示的多个模拟信号的叠加信号与多个第二伪随机信号的叠加信号相互反相；数字加法器对反相后的第二数字信号和多个第二进位信号求和并产生第二输出结果。该方法还包括数字抽取滤波器对第一输出结果和第二输出结果求和取平均，得到指示模拟输入信号的数字输出信号。

2、本发明还提供了一种模数转换系统。该系统包括：切波单元，用于产生具有第一逻辑状态和第二逻辑状态的切波信号；以及∑-δ调制器，用于当切波信号处于第一逻辑状态时，将第一求和信号转换为第一数字信号；当切波信号处于第二逻辑状态时，将反相后的第二求和信号转换为第二数字信号，其中，第一求和信号为模拟输入信号与多个第一伪随机信号的叠加信号，第二求和信号为模拟输入信号与多个第二伪随机信号的叠加信号，多个第一伪随机信号和多个第二伪随机信号均由模数转换系统产生。该系统还包括数字加法器，其与所述数字加法器耦合，用于当切波信号处于第一逻辑状态时，对第一数字信号和多个第一进位信号求和并产生第一输出结果；当切波信号处于第二逻辑状态时，对反相后的第二数字信号和多个第二进位信号求和并产生第二输出结果，其中，多个第一进位信号指示的多个模拟信号的叠加信号与多个第一伪随机信号的叠加信号相互反相，多个第二进位信号指示的模拟信号的叠加信号与多个第二伪随机信号的叠加信号相互反相，多个第一进位信号和多个第二进位信号均由模数转换系统产生。该系统还包括数字抽取滤波器，其与数字加法器耦合，用于对第一输出结果和第二输出结果求和取平均，得到指示模拟输入信号的数字输出信号。

3、本发明一方面利用多个进位信号分别消除在切波信号处于第一逻辑状态和第二逻辑状态时所加入的多个伪随机信号；另一方面，在切波信号处于第二逻辑状态时，对各信号进行一系列反相操作，再对两个逻辑状态下的各信号求和取平均从而消除该模数转换系统中固有的偏移信号。可见，该模数转换方法可消除多个伪随机信号和偏移信号，提高了转换精度。

技术特征：

1.一种利用模数转换系统将模拟输入信号转换成数字输出信号的方法，其特征在于，所述模数转换系统包括切波单元、∑-δ调制器、数字加法器及数字抽取滤波器，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个第一伪随机信号中的每一个与所述多个第二伪随机信号中对应的一个相互反相。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模数转换系统还包括伪随机信号发生器，所述方法还包括：在所述伪随机信号发生器被使能后，

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述伪随机信号发生器包括码流发生器及与所述码流发生器耦合的数模转换器，所述方法还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一码流和所述第二码流均包括第一数字和第二数字，所述方法还包括：

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一码流与所述第二码流互为反码。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述模数转换系统还包括与所述码流发生器耦合的数字累加器，所述方法还包括：

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述伪随机信号发生器还包括与所述数模转换器耦合的系数单元，所述方法还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述模数转换系统还包括与所述码流发生器耦合的数字累加器，所述方法还包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

12.一种模数转换系统，其特征在于，所述模数转换系统包括：

13.根据权利要求12所述的模数转换系统，其特征在于，所述多个第一伪随机信号中的每一个与所述多个第二伪随机信号中对应的一个相互反相。

14.根据权利要求12所述的模数转换系统，其特征在于，所述模数转换系统还包括：

15.根据权利要求14所述的模数转换系统，其特征在于，所述模数转换系统还包括：

16.根据权利要求14所述的模数转换系统，其特征在于，所述伪随机信号发生器包括：

17.根据权利要求16所述的模数转换系统，其特征在于，

18.根据权利要求16所述的模数转换系统，其特征在于，所述第一码流与所述第二码流互为反码。

19.根据权利要求18所述的模数转换系统，其特征在于，所述模数转换系统还包括：

20.根据权利要求17所述的模数转换系统，其特征在于，所述伪随机信号发生器还包括：

21.根据权利要求20所述的模数转换系统，其特征在于，所述模数转换系统还包括：

22.根据权利要求21所述的模数转换系统，其特征在于，

技术总结
提供了模数转换系统及利用模数转换系统进行的转换方法。该系统的切波单元产生切波信号。切波信号处于第一逻辑状态时，该系统的∑‑Δ调制器将第一求和信号转换为第一数字信号，该系统的数字加法器对第一数字信号和多个第一进位信号求和产生第一输出结果。第一求和信号为模拟输入信号与多个第一伪随机信号的叠加信号。切波信号处于第二逻辑状态时，∑‑Δ调制器将反相后的第二求和信号转换为第二数字信号，数字加法器对反相后的第二数字信号和多个第二进位信号求和产生第二输出结果。第二求和信号为模拟输入信号与多个第二伪随机信号的叠加信号。该系统的数字抽取滤波器对第一输出结果和第二输出结果求和取平均，得到指示模拟输入信号的数字输出信号。

技术研发人员：郭锦鹏,沈晓飞,刘志国
受保护的技术使用者：北京大瞬科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14