目前隔離式Delta-Sigma模數轉換器在伺服驅動的相電流檢測中得到越來越廣泛的應用。

Delta-Sigma模數轉換器具有多項優點，首先是高分辨率。它能夠實現非常高的分辨率，通常可達16位或更高，其次是低噪聲特性，Delta-Sigma模數轉換器具有較低的噪聲水平，適用于對信噪比要求較高的應用。此外，Delta-Sigma模數轉換器還具有低成本、靈活性和高動態范圍等優點。

Delta-sigma工作原理

其硬件體系結構包含積分器、比較器和1位數模轉換器（DAC），如圖1所示按序排列在一個負反饋系統中。將輸入信號和取反的DAC輸出相加作為積分器的輸入。

積分器的輸出是一個斜坡信號，該信號的斜率與積分器的輸入信號幅度成正比。積分器輸出與比較器參考信號進行比較，產生0或1。

比較器的二進制輸出基于ADC過采樣時鐘送入數字抽取濾波器。每個位代表積分的斜坡輸出相對于比較器參考的方向，多次循環之后，位流代表輸入信號的量化數值。

圖1 delta-sigma模塊組成

其傳遞函數表達式為：

在低頻時f趨近于0輸出信號主要是輸入X，當高頻時f>>1，輸出信號主要是噪聲Q，因此該模塊具有噪聲整形能力，對信號有低通效應，對噪聲有高通效應。

圖 2 ΔΣ的高低通整形圖

數字抽取濾波器將位流進行平均，輸出期望采樣速率fs下的n位采樣。其實，平均過程等效于低通濾波，可以衰減量化噪聲，并從感興趣的頻帶中去除混疊成分。

這種數字抽取濾波器不僅可構建出十分平坦的帶通響應，不引入任何相位誤差，而且能夠在截止頻率具有陡峭的截止特性（約為采樣頻率fs的0.49倍），極佳地抑制無用頻率成分。

在抗混疊中發揮了重要作用。數字抽取濾波器通常為有限脈沖響應（FIR）濾波器，如梳濾波器，具有極高的性價比。RZ系列sinc函數框圖如下：

圖 3 Sinc濾波器框圖

電流檢測和過流檢測分別單獨設置，獨立控制每一路的sinc階數和抽樣率，滿足電流檢測和故障保護的不同要求。

量化噪聲

我們借助頻域分析來看看過采樣技術。當直流轉換具有多達的量化誤差時，數據采樣系統便存在量化噪聲。理想的經典N位采樣ADC在DC至的奈奎斯特頻段范圍均勻地分布著均方根大小為的量化噪聲(其中，q是一個LSB的值而fs是采采樣頻率)，因此，采用滿量程正弦波輸入時，

由于AD輸入的量化噪聲一般是白噪聲，不同頻率是不相關的，噪聲均勻的分布在頻率范圍內。使用過采樣技術后，將會帶來信噪比的提升，修正后的信噪比表達式如下。

BW為輸入信號的帶寬。

RZ DSMIF介紹

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概述

瑞薩RZ系列MPU集成了delta-sigma外設（DSMIF），最多可以接6路外部ΔΣt調制器，能夠將調制的1位數字信號轉換為16位數字數據，實現高分辨率和低噪聲的信號轉換。其主要參數如下：

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模塊結構框圖

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功能介紹

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數據精度與寄存器對應的位置

長按可保存圖片與查看：

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建立時間

通道激活建立時間：該建立時間是指從通道激活到濾波數據穩定輸出的時間。其計算方式如下：

PWM同步后建立時間：該時間是指功抽樣計數器初始化觸發到濾波器穩定輸出的時間。其計算如下：

審核編輯：劉清