數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種將數(shù)字輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號(hào)的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器以及 在進(jìn)行Delta-Sigma(A Σ)調(diào)制后進(jìn)行數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖1表示開關(guān)電容濾波器（SCF)型的基于Δ Σ調(diào)制方式的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換裝 置（以下也稱為SCF型Δ XDAC。）。如圖1所示，SCF型Δ XDAC 100具備：Δ Σ調(diào)制器 101，其對(duì)輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行Δ Σ調(diào)制；DWA(Data-Weighted-Averag ing :數(shù)據(jù)加權(quán)平 均）處理部102,其將從Δ Σ調(diào)制器101輸出的PDM(脈沖密度調(diào)制）信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度計(jì)碼 (thermometer code)，并且將該溫度計(jì)碼輪流輸出；以及SCF 103,其被輸入從DWA處理部 102輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。SCF型Δ XDACIOO是將被輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬數(shù)據(jù)并輸出的 設(shè)備。
[0003] 對(duì)于面向高端用途的音頻用Δ XDAC，特別要求高SN比，為此需要抑制Δ Σ調(diào)制 器101中的系統(tǒng)噪聲以及SCF 103中的kT/C噪聲（開關(guān)熱噪聲）等。在Δ Σ調(diào)制器101 中，通過其噪聲整形（noise shaping)特性能夠使低頻的噪聲向高頻的噪聲偏移，因此能夠 減少頻帶內(nèi)的噪聲量。
[0004] Λ Σ調(diào)制器101的SN比由次數(shù)L、過采樣率（OSR)M以及輸出比特?cái)?shù)B決定。式 (1)表示該SN比的計(jì)算式。
[0005] [數(shù) 1]
[0006；
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)Δ Σ調(diào)制器101的高性能化，能夠通過特別地增大OSR來大幅地提高SN 比。在專利文獻(xiàn)1中公開了使用高OSR的Δ XDAC。在圖2中表示三階Δ Σ調(diào)制器的噪聲 整形特性以及使OSR加倍時(shí)的噪聲整形特性。如圖2所示，通過使OSR加倍，能夠抑制頻帶 內(nèi)（fb = 20kHz內(nèi)）的噪聲量。
[0008] 此外，例如在專利文獻(xiàn)2中公開了具備開關(guān)電容電路的Δ Σ調(diào)制器。另外，在專 利文獻(xiàn)3中公開了具備Δ Σ調(diào)制器的Δ Σ型D/A轉(zhuǎn)換器。
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特表2006-524362號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2006-211045號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2008-35038號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2012-015615號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 發(fā)明要解決的問題
[0014] 然而，由于使OSR增大而模擬部的消耗電流增大。在DAC的SCF中，使用相對(duì)于采 樣頻率（fs)而言過采樣的時(shí)鐘（Fs = OSR · fs)來使SCF進(jìn)行動(dòng)作，因此提高OSR而模擬 時(shí)鐘速率（analog clock rate)增大。因此，需要使在SCF中使用的運(yùn)算放大器的頻帶擴(kuò) 展。伴隨著運(yùn)算放大器的寬頻帶化，運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率（dV/dt)上升，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短， 因此結(jié)果導(dǎo)致消耗電流增大。式（2)表示轉(zhuǎn)換速率與消耗電流之間的關(guān)系式。
[0015] [數(shù) 2]
[0016]
[0017] 如式（2)所示，用轉(zhuǎn)換速率與負(fù)載電容之積表示消耗電流。在SCF中使用的一般 的運(yùn)算放大器為二階放大器等結(jié)構(gòu)，因此負(fù)載是固定的，消耗電流與轉(zhuǎn)換速率成比例。也就 是說，由于提高A Σ調(diào)制器的OSR而使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)高速化，從而模擬速率也提高，其結(jié)果，模 擬部的消耗電流增大。
[0018] 本發(fā)明將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行二分割并對(duì)各自的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行下采樣（down sampling)，與兩個(gè)數(shù)據(jù)通路對(duì)應(yīng)地具備兩個(gè)模擬分段并使兩個(gè)模擬分段進(jìn)行時(shí)間交 叉（time-inter-leaved)動(dòng)作，由此能夠使模擬部的各速率相對(duì)于原始的過采樣的速率 (0SR · fs)減半（0SR · fs/2)。
[0019] 在此，時(shí)間交叉是如專利文獻(xiàn)4所公開的那樣主要在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置等中使 用的技術(shù)，但是對(duì)將時(shí)間交叉應(yīng)用于數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)沒有任何公開。
[0020] 本發(fā)明是鑒于這樣的問題而完成的，其目的在于提供一種對(duì)于△ Σ的高OSR化能 夠使模擬部的消耗電流比以往低的SCF型△ Σ數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換裝置。
[0021] 用于解決問題的方案
[0022] 本發(fā)明的第一發(fā)明所記載的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的特征在于，具備：第一模擬分段 部，其包括第一采樣開關(guān)組和第一采樣電容組，上述第一采樣電容組的多個(gè)電容元件在采 樣階段與第一數(shù)字信號(hào)的信號(hào)水平相應(yīng)地被充電；第二模擬分段部，其包括第二采樣開關(guān) 組和第二采樣電容組，上述第二采樣電容組的多個(gè)電容元件在采樣階段與第二數(shù)字信號(hào)的 信號(hào)水平相應(yīng)地被充電；以及運(yùn)算部，其包括運(yùn)算放大器和積分電容，在積分階段，該運(yùn)算 部根據(jù)上述第一采樣電容組的各電容元件的充電電壓或者上述第二采樣電容組的各電容 元件的充電電壓來輸出模擬信號(hào)，其中，在上述第一模擬分段部和上述第二模擬分段部中， 在一方的模擬分段部為上述采樣階段時(shí)，另一方的模擬分段部為上述積分階段。
[0023] 本發(fā)明的第二發(fā)明所記載的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器為本發(fā)明的第一發(fā)明所記載的數(shù) 字-模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述第一采樣開關(guān)組在上述采樣階段被切換為將上述第一 模擬分段部與輸入上述第一數(shù)字信號(hào)的輸入端子及基準(zhǔn)電壓連接，在上述積分階段被切換 為將上述第一模擬分段部與上述運(yùn)算部連接，上述第二采樣開關(guān)組在上述采樣階段被切換 為將上述第二模擬分段部與輸入上述第二數(shù)字信號(hào)的輸入端子及基準(zhǔn)電壓連接，在上述積 分階段被切換為將上述第二模擬分段部與上述運(yùn)算部連接。
[0024] 本發(fā)明的第三發(fā)明所記載的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，具備：Δ_Σ調(diào)制 器；數(shù)據(jù)加權(quán)平均處理部，其與上述Δ-Σ調(diào)制器電連接；以及第一發(fā)明或第二發(fā)明所記載 的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，其與上述數(shù)據(jù)加權(quán)平均處理部電連接。
[0025] 本發(fā)明的第四發(fā)明所記載的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，具備：Δ_Σ調(diào)制 器；2抽頭數(shù)字有限脈沖響應(yīng)濾波器，其與上述Δ-Σ調(diào)制器電連接；數(shù)據(jù)加權(quán)平均處理部， 其與上述2抽頭數(shù)字有限脈沖響應(yīng)濾波器電連接；以及第一發(fā)明或第二發(fā)明所記載的數(shù) 字-模擬轉(zhuǎn)換器，其與上述數(shù)據(jù)加權(quán)平均處理部電連接。
[0026] 本發(fā)明的第五發(fā)明所記載的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，具備：Δ-Σ調(diào)制 器；數(shù)據(jù)加權(quán)平均處理部，其與上述Δ-Σ調(diào)制器電連接；2抽頭模擬有限脈沖響應(yīng)濾波器， 其與上述數(shù)據(jù)加權(quán)平均處理部電連接；以及第一發(fā)明或第二發(fā)明所記載的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換 器，其與上述2抽頭模擬有限脈沖響應(yīng)濾波器電連接。
[0027] 本發(fā)明的第六發(fā)明所記載的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的特征在于，具備：三個(gè)以上的模 擬分段部，各模擬分段部包括采樣開關(guān)組和采樣電容組，在采樣階段，模擬分段部與輸入數(shù) 字信號(hào)的輸入端子及基準(zhǔn)電壓連接，上述采樣電容組的多個(gè)電容元件與輸入的上述數(shù)字信 號(hào)的信號(hào)水平相應(yīng)地被充電；以及運(yùn)算部，其包括運(yùn)算放大器和積分電容，在積分階段，該 運(yùn)算部與三個(gè)以上的上述模擬分段部中的某一個(gè)上述模擬分段部連接，根據(jù)所連接的該模 擬分段部的上述采樣電容組的各電容元件的充電電壓來輸出模擬信號(hào)，其中，上述三個(gè)以 上的模擬分段部被分別依次輸入上述數(shù)字信號(hào)，在上述三個(gè)以上的模擬分段部中，在第一 模擬分段部為采樣階段時(shí)，第二模擬分段部為積分階段，其它的模擬分段部為不與上述基 準(zhǔn)電壓、上述輸入端子以及上述運(yùn)算部連接的空閑階段。
[0028] 本發(fā)明的第七發(fā)明所記載的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器為本發(fā)明的第六發(fā)明所記載的數(shù) 字-模擬轉(zhuǎn)換器，