∑-△调制器在非理想环境中的仿真

摘要：介绍了一整套Simulink模型，利用其可以对任何∑-△调制器的性能进行详尽的仿真。给出的模型中考虑了大量∑-△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 ∑-△调制器结构。最后的仿真结果论证了仿真模型的正确性。     

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。     

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。     

Σ-Δ调制器的非理想特性建模与验证

Σ-Δ调制器是常用于混合信号电路中的一个关键模块.基于一个的二阶低通调制器,对包括非理想开关、色噪声模型、非线性运放直流增益和多比特量化器中的电容适配在内的非理想效应,进行了分析和建模.该调制器在HJTC 0.18μm工艺下实现并进行了流片测试.通过对行为级仿真和实际测试数据的对比,验证了提出的高层次建模方法,可以准确高效地指导调制器系统级和电路级设计.     

高阶Σ-Δ调制器的非理想特性分析与建模

文章对2-1-1级联结构的高阶Σ-Δ A/D调制器的非理想特性,包括时钟抖动、MOS开关噪声、比较器迟滞性、放大器的输入噪声、单位增益带宽和有限直流增益等,进行了分析,提出了基于Matlab的高层次建模方法.通过系统仿真确定关键的电路参数和性能指标,在较高层次指导A/D转换器的电路结构级和晶体管级设计.     

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.     

16位音频ADC非理想型Σ-Δ调制器的建模

对一款适于16位音频A/D转换器的Σ-Δ A/D调制器进行了系统级设计,考虑了影响调制器性能的各种非理想因素,建立了一整套噪声模型,并进行了仿真分析.将仿真结果与未考虑非理想因素的结果进行比较,可以看出,考虑了非理想因素的建模更能预测实际电路的性能,从而更好地为晶体管级电路设计做铺垫.     

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。     

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。     

非理想Σ-Δ调制器在SIMULINK下的行为级建模

根据数模混合电路各种实际非理想因素的影响,建立了一系列实现不同Σ-Δ数模转换调制器SIMULINK时域行为级非理想效果模型。和经典级联结构仿真模型相比,文中给出的模型加入了多级噪声整形结构,通过仿真和计算传递函数,分析了不同的非理想因素对于不同结构的影响。     

一种低电压工作的高速开关电流Σ-Δ调制器

基于作者先前提出的时钟馈通补偿方式的开关电流存储单元及全差分总体结构,本文设计了一种二阶开关电流Σ-Δ调制器.工作中采用TSMC 0.35μm CMOS数字电路工艺平台,在低电压工作下进行电路参数优化.实验表明,调制器在3.3V工作电压、10MHz采样频率、64倍过采样率下实现10-bit精度.与已有类似研究相比,本工作在相当的精度条件下,实现了低电压、视频速率的工作.     

增量型Σ-Δ调制器优化设计算法研究北大核心

提出了一种用于增量型Σ-ΔADC的调制器设计的算法。该算法针对增量型Σ-ΔADC中的积分器系数进行优化，采用两步式搜索的方法，对可能的最优解组合进行多次求解与对比分析。基于该算法，设计了一种16位40 kS/s增量型Σ-ΔADC。可以对ADC电路的有效精度和输入采样速率这两个性能指标进行有效调节及优化。仿真结果表明，采用所提出的优化设计算法可以将ADC的输入采样速度由40 kS/s提升到51 kS/s,或者将ADC的ENOB由13.76 bit提高到14.72 bit,且不增加额外功耗。     

一种改进的开关电容Σ-Δ调制器的行为模型

提出了一个开关电容Σ-Δ调制器的行为级模型。该模型不仅考虑了通常非理想特性,包括取样的抖动、kT/C噪声、有限带宽、有限摆率、电荷注入,还考虑了对系统性也有很大影响的开关的非零、非线性导通电阻。提出的模型在Simulink中实现,并与Cadence SPICE的电路级仿真进行了比较验证,二者具有较好的一致性。     

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.     

用于过采样Σ-ΔA/D转换器的Σ-Δ调制器

分析并讨论了过采样 Σ- Δ A/D转换器中一阶、二阶及高阶级联结构的 Σ- Δ调制器的性能特点 ,并编写 C语言程序进行行为级仿真 ,用 PSpice进行电路级仿真 ,利用 MATLAB工具对其结果进行分析。结果表明 ,Σ-Δ调制器具有噪声整形特性 ,可以提高基带内的信噪比 ,且三阶级联结构中 1 - 1 - 1结构性能最优。Σ- Δ调制器与过采样技术相结合可构成高精度、低成本的 A/D转换器。     

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。     

16位语音Δ-Σ调制器

介绍了一个应用于G.712语音编码的16位2 MHz采样率Δ-Σ调制器(SDM),利用Matlab优化调制器系数,并采用全差分开关电容共模反馈两级跨导放大器和动态比较器降低功耗.模拟结果显示:在2 MHz采样时钟下,输入4 kHz语音信号可获得101 dB信噪比输出,相当于16位精度.电路采用0.18 μm CMOS工艺实现,核心面积为340 μm × 160 μm.电路在1.8 V工作电压和2 MHz采样率下,总功耗约165.6 μW.     

三阶1-1-1级联Σ-Δ调制器的设计及仿真

采用MASH结构,设计了一款三阶(1-1-1)级联Σ-Δ调制器;讨论了各个模块的增益系数,设计了数字校正电路,并运用Matlab/Simulink对调制器进行了行为级仿真.当输入信号带宽为20 kHz,过采样比为64时,仿真模型得到87.7 dB的信噪比,精度为14.28位.与其他结构的调制器相比,该调制器更加稳定,动态范围更大,可应用于处理音频信号的A/D转换器.     

一种2阶前馈方式Σ-Δ调制器

详细论述了Σ-Δ调制器的工作原理,在此基础上设计了一种2阶前馈方式Σ-Δ调制器。分析了系统函数以及零极点的分布情况,确认了系统稳定性、信噪比、无杂散动态范围、有效位数等系统特性。采用行为级建模与仿真,验证了设计的正确性。性能测试表明,芯片的ADC通路可以很好地实现模拟信号向数字信号的转换,保证了电路的可靠性。     

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.