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.     

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.     

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.     

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.     

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调制器在非理想环境中的仿真

介绍了一整套Simulink模型,利用其可以对任何Σ-Δ调制器的性能进行详尽的仿真.给出的模型中考虑了大量Σ-Δ调制器的非理想因素,例如采样时钟抖动、kT/C噪声和运算放大器参数(噪声、有限增益、有限带宽、转换速率和饱和电压)等.针对每个模型给出了详尽描述和所有实现细节.文中所有仿真的对象为一典型的二阶SC Σ-Δ调制器结构.最后的仿真结果论证了仿真模型的正确性.     

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。     

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。     

一种应用于音频的可重构Σ-Δ连续时间调制器

基于180 nm CMOS工艺,设计了一种应用于音频领域的可重构前馈式3阶Σ-Δ连续时间调制器。传统Σ-Δ连续时间调制器只有一种工作模式,而该设计利用可重构的积分器使Σ-Δ连续时间调制器具有高精度和低功耗两种工作模式。此外,采用的加法器提前技术减小了调制器功耗,负电阻补偿技术提高了调制器的SNDR,额外环路延时补偿技术提高了调制器的稳定性。仿真结果表明,在20 kHz信号带宽、1.8 V电源电压下,低功耗模式下调制器的SNDR为94.7 dB,功耗为291 μW;高精度模式下调制器的SNDR为108 dB,功耗为436.6 μW。     

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。     

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。     

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。     

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。     

Σ-Δ模拟/数字转换器综述

Σ-ΔA/D转换器是利用速度换取精度的高精度模拟/数字转换器。文章分析了Σ-ΔA/D转换器的产生、组成和优势,重点介绍了Σ-Δ调制器结构及其性能指标,简要介绍了数字抽取滤波器。对Σ-ΔA/D转换器国内外发展状况进行了全面的分析。在此基础上,论述了Σ-ΔA/D转换器未来的发展趋势。     

∑-△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。     

一种高精度单环高阶Σ-Δ调制器

设计了一种高精度单环3阶Σ-Δ调制器。阐述了Σ-Δ调制器的结构,确定了前馈因子和增益因子等重要参数。对调制器的各种非理想因素,如时钟抖动、开关非线性、采样电容kT/C噪声等,进行了量化分析和行为级建模。采用MATLAB工具进行了系统验证。验证结果表明,调制器的采样频率为100 kHz,信噪比为99 dB,信噪比最大值为104.2 dB,有效精度达16 位。     

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。     

一种斩波稳定低噪声Σ-Δ调制器设计

针对Σ-Δ调制器输入失调电压的需求,设计了一种新型低输入失调电压的Σ-Δ调制器。利用斩波稳定运算放大器和新颖的开关电容积分器,动态消除了直流失调电压以及低频噪声(主要包含1/f噪声),使得调制器的输入失调电压微乎其微。基于0.15 μm CMOS工艺,利用Hspice软件对电路进行仿真,同时采用Matlab和TCL对仿真结果进行分析。仿真结果表明,在电源电压为4.5~5.5 V、温度为-40 ℃~85 ℃、各种工艺角下,低频噪声抑制能力增加了15 dB,且当运算跨导放大器的失调电压为10 mV时,Σ-Δ调制器的输入失调电压由9.7 mV下降为0.4 mV。     

Σ-Δ调制器应用于小数分频锁相环的仿真

介绍了Σ-Δ调制器小数分频的原理及其在锁相环中的作用。该方法比传统小数分频方法具有低相噪、锁定时间快、频率分辨率高等优点。论述了Σ-Δ调制器在锁相环中应用,并且用Simulink进行了仿真,得到了非常好的分频结果。