数字传声器用△-∑模数调制技术原理及Matlab仿真

△-∑调制技术是当前设计高性能模数转换器中被广泛使用的一种方法.其原理是利用噪声成型技术把带内的大部分量化噪声能量转移到所需的频带之外,从而提高了带内信噪比.它简单的结构和低廉的成本使其在许多领域都得到了广泛的应用.着重介绍了单比特△-∑调制器的原理以及这种调制器的Matlab仿真.     

一种高速高精度Σ-Δ调制器的设计

采用多位D/A转换器是Σ-Δ调制器实现高速高精度的主要手段,然而,多位D/A转换器引入非线性却是影响Σ-Δ调制器信噪比的主要因素.讨论了一种具有单位信号传递函数、动态元件匹配实现多位D/A 转换器并对其引入的非线性噪声压缩整形(NSDEM)的Σ-Δ调制器结构;在此结构上进行了Σ-Δ调制器的设计方法研究.行为仿真结果验证了该结构和设计方法的可行性.     

信号的低比特位数表示:一种新颖低比特位数的Σ-Δ调制器

通过设计一种新的噪声整形滤波器,本文提出了一种新颖的Σ-Δ调制器结构,可用于实现用较低比特位数的数字信号表示较高比特位数的输入信号.该调制器与传统的Σ-Δ调制器相比,其输出数字信号比特位数(或动态范围)降低了许多.理论推导分析和仿真对比的结果表明,在量化噪声整形和噪声频谱上,该调制器的各项性能有了很大的提高,而且证明了这类调制器是稳定的.     

Σ-Δ调制器的非理想特性行为级建模与仿真

分析了开关电容型(SC)Σ-Δ调制器的非理想特性,主要包括采样时钟抖动、开关热噪声(kT/C噪声)、运放增益等。在建立各自噪声模型的基础上,构造了一个二阶有色噪声和一个四阶白噪声Σ-Δ调制器模型;通过仿真结果的比较,在行为级上验证了噪声模型的正确性,所建电路更为实际地描述了Σ-Δ调制器的各项参数。     

Σ-Δ调制器在SIMULINK下的噪声模型

为了满足在行为级对Σ-Δ调制器进行完整仿真的需要,提出了在SIMULINK环境下Σ-Δ调制器的噪声模型,包括采样时钟抖动、开关热噪声(kT/C噪声)、运算放大器的有限增益、有限带宽、压摆及饱和电压等非理想因素。在给出具体噪声模型的基础上,构造出二阶Σ-Δ调制器模型。通过仿真,验证了噪声模型的正确性。     

∑-△调制噪声整形的研究

介绍 Σ-Δ调制器的基本结构 ,分析 Σ-Δ调制技术对噪声进行整形的基本原理及过采样率、Σ-Δ调制器的级数对整形效果的影响 ,从中获得了一些有用的结论。     

带通Σ-Δ调制器的双线性变换设计方法

本文论述了带通式Σ-Δ调制器的双线性变换设计方法,通过线性化的插入式网络分析技术,将带通式Σ-Δ调制器的设计问题转化为了IIR带阻数字滤波器的设计问题.文章给出了该方法的原理和设计步骤,并对一位Σ-Δ代码的产生和检验方法以及调制器的稳定性问题进行了说明和讨论,最后给出了利用Matlab的计算机仿真结果,结果表明,该方法简单可靠,便于计算机仿真和检验,可大大加快带通Σ-Δ调制器的设计过程.     

Σ-ΔA/D转换器中电压放大型运放的高线性度设计

高阶、高精度是当前Σ-Δ调制器的设计趋势,随着系统结构越来越复杂,带内量化噪声的噪声背景逐渐降低,已不再成为制约调制器精度的主要瓶颈。整个系统的线性失真度对调制器最终精度的影响越来越大,甚至成为决定因素。为提高Σ-Δ调制器的线性度,对运算放大器这一主要非线性源进行了深入的分析,并提出若干优化方案。最后,通过一个三阶单环Σ-Δ调制器结构进行了仿真验证。采用电压放大、AB类输出的运算放大器结构,大大减小了系统功耗。     

Σ-Δ型A/D转换器基本原理解析

Σ-Δ型A/D转换器以其独特的优势，广泛应用于转换速率在每秒百千次以下的场景中。其核心Σ-Δ调制器虽然结构简单，但工作原理理解却不易，我们独辟蹊径，从初学者易于理解的角度切入，进行原理阐述，然后回归到实际的结构图，最后给出了Σ-Δ调制器的PSpice仿真验证，解决了初学者理解Σ-Δ型A/D转换器工作原理的难题。     

高速二阶∑-△A/D调制器的设计

文章对二阶Σ-ΔA/D调制器的原理、系统性能及稳定性进行了分析,给出噪声传递函数和信噪比。并根据实际的器件参数和设计准则,应用CMOS开关电容和高速模拟电路技术,用0.6μm工艺实现了一个高速二阶Σ-Δ调制器。     

一种基于Σ-Δ的信号调制系统设计

给出一种可用于信号功率放大设备,基于Σ-Δ调制方式的信号调制系统的设计方法。此系统首先将信号通过插值滤波器,利用过采样技术减少频带内的量化噪声,再将信号通过Σ-Δ调制器,利用噪声整形技术把频带里的量化噪声推向高频,并利用低通滤波器滤除,得到高信噪比的1-bit数字流。将此系统采用Simulink仿真建模,结果表明,基带内信噪比可达90 d B,在工程上具有一定应用价值。     

一种LFSR加抖的三阶Σ-Δ调制器设计

基于一款小数频率合成器的设计要求,采用三阶MASH1-1-1结构设计了一种全数字三阶Σ-Δ调制器,并针对调制器输出的周期性难以消除的问题,在累加器的进位输入端口进行了LFSR加抖。使用MATLAB对三阶Σ-Δ调制器进行了仿真,结果表明,经过MASH1-1-1三阶Σ-Δ调制器整形后的量化噪声被推到频率高端,环路带宽内基本不存在小数分频产生的量化噪声,从而有效地提高了锁相环的性能。     

Σ-Δ调制器MASH 模型的结构寄生研究

Σ-Δ调制小数分频频率合成器利用噪声成型技术,将量化噪声的频谱搬移到频率高端,借助锁相环路的低通特性对这种高频噪声进行抑制,不但实现了锁相环输出频率的精细步进,而且解决了小数分频存在的尾数调制问题。然而,作为有限状态机,特定输入情形下会形成特有的杂散谱,即Σ-Δ调制器的结构寄生。介绍了Σ-Δ调制器MASH模型的结构寄生,详细推导了1 阶、2 阶和3 阶MASH 模型的输出序列长度关系式,揭示了序列长度与输入数值和累加器初始值密切关系,获得了避免极短序列长度的有效方法,有效消除了结构寄生,为高性能Σ-Δ调制小数分频频率合成器的设计提供了理论依据。分析方法也适合其它新型调制器结构寄生的分析,具有重要意义。     

∑-ΔADC中调制器简述

在高速ADC领域,Σ-ΔAD使用日益广泛,本文主要介绍Σ-ΔAD的工作原理,着重介绍其调制器的结构和实现方法。     

一种四阶2-1-1级联Σ-Δ调制器的MATLAB建模分析

对4阶2-1-1Σ-Δ调制器采用MLTLAB中的SIMULINK工具箱完成其行为级建模,在此基础上分析了各种非理想因素对调制器性能的影响.根据MATLAB系统仿真结果,获得了对时钟抖动、噪声、运放有限增益等参数的设计限制,并为Σ-Δ调制器的电路设计提供了具体参数约束指标.级联Σ-Δ调制器的MATLAB建模分析同样适应于单环高阶Σ-Δ调制器的系统设计.     

低电压Σ-Δ调制器关键技术及设计实例

介绍了低电压开关电容Σ-Δ调制器的实现难点及解决方案,并设计了一种1 V工作电压的Σ-Δ调制器.在0.18 μm CMOS工艺下,该Σ-Δ调制器采样频率为6.25 MHz,过采样比为156,信号带宽为20 kHz;在输入信号为5.149 kHz时,仿真得到Σ-Δ调制器的峰值信号噪声失真比达到102 dB,功耗约为5 mW.     

基于Δ-Σ调制的PSM调制器控制方法的探讨

本文简要介绍了脉冲阶梯调制器（Pulse-Step Modulator,PSM）在短波发射机上的作用,及其输出信号的在时域和频域的基本特点。Δ-Σ是delta-Sigma的简写形式,在数字信号处理领域,利用上采样滤波和Δ-Σ调制技术,能够使一个低动态范围的量化器输出高动态范围的信号。PSM调制器实际上也是一个低动态范围的大功率数模转换器。本文讨论了Δ-Σ调制技术用于PSM调制器控制中的线性模型和性能特点。     

一种消除失调电压的增量型Σ-Δ调制器

基于增量型Σ-Δ调制器理论,利用Matlab的Simulink仿真工具,建立了考虑非理想因素的3阶前馈式增量型Σ-Δ调制器系统模型,并进行了仿真。仿真结果显示,信号噪声比达到98.2 dB,有效输出位达到16.02位。引入消除失调电压的技术后,基于宏力半导体0.18 μm标准CMOS工艺,对3阶前馈式增量型Σ-Δ调制器进行电路和版图设计,Spice后仿真结果显示,信号噪声比达到92.79 dB,有效输出位达到15.12位。     

一种高精度音频Σ-Δ调制器的研究北大核心

介绍了Σ-Δ调制器的基本原理,设计了一种适合数字音频应用的16位Σ-Δ调制器。该电路采用Chartered 0.5μm标准CMOS工艺实现,工作电源电压为5V,在工作频率为6.144MHz、过采样率为128时,输入带内信噪比可达107dB。     

高阶模拟Σ-Δ调制器设计研究

在简要介绍高阶1位量化Σ-ΔA/D转换器基本原理的基础上,分析了Σ-Δ调制器的噪声特性;介绍了传统线性模型下的噪声传递函数的设计方法。同时,结合实际高阶模拟Σ-Δ调制器的开关电容实现电路,重点对影响调制器性能的非理想因素进行了详细分析,并采用程序建模仿真的方法指导电路设计。与传统设计方法的结果对比表明,文中的方法可以为电路设计提供更加可靠的依据。