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。     

基于高阶单比特Σ△调制器的频率综合器

本文介绍了高阶单比特Σ△调制器在小数分频频率综合器中的应用。普通小数分频频率综合器容易产生很大的杂散频率,采用Σ△调制器可以有效消除杂散频率降低相位噪声。由于多比特MASH结构的非线性,这里采用单比特高阶Σ△调制器(CIFB),最后提出实现电路。     

GNSS射频芯片中小数分频技术研究

针对GNSS射频前端PLL频率综合器中的低杂散小数分频问题,提出了分别基于累加器结构和MASH1-1-1Δ-∑结构的两种小数分频调制器实现方案。进而选取3.996 MHz为GNSS射频前端模拟中频频率,16.368 MHz为PLL频率综合器参考频率,在GPS L1和BD-2 B1频点上对30级累加器级联结构和MASH1-1-1Δ-∑结构的输出功率谱进行分析,并在此基础上对它们的小数杂散特性进行了对比研究。结果表明,MASH1-1-1Δ-∑结构具有噪声整形功能,可将小数杂散由低频段推至高频段,从而在低频段获得更优的杂散特性。由于高频段的杂散可被PLL环路滤波器滤除,故MASH1-1-1Δ-∑结构更适合用在基于PLL的频率综合器中。     

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。     

一种采用三阶Σ-Δ调制器的分数-N CMOS频率合成器

介绍了一种采用三阶Σ-Δ调制器的分数-N锁相环频率合成器的设计与实现,该设计具有快速锁定和低噪声的优点,其中,调制器采用MASH结构,预分频器采用可编程的分频设计,分频范围为64~127。系统的最高输入频率可达1.6 GHz,采用TSMC 0.35μm CMOS工艺。测试结果显示,该结构在频率偏离10 kHz点,相位噪声达到-104.09 dBc/Hz;在锁定状态,频率偏移为22Hz,功耗为30 mW。     

一种低杂散的小数分频锁相环

基于0.18 μm CMOS工艺,设计了一种锁定频率范围在1.8~2.4 GHz的电荷泵锁相环。采用高性能的鉴频鉴相器、电荷泵以及三阶Σ-Δ调制器,减小了输出时钟的参考杂散。在Σ-Δ调制器中引入线性反馈移位寄存器(LFSR),生成伪随机序列,进一步降低了小数杂散。仿真结果表明,在0.3~1.5 V输出电压范围内,锁相环的电流失配比仅为0.1%,小数杂散为-50 dBc @1 MHz。     

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。     

基于FPGA的小数频率合成器的设计

小数分频是实现高分辨率低噪声频率合成器的主要技术手段。在分析了小数频率合成以及杂散抑制技术的基础上,采用高阶Σ-Δ调制技术可以将量化噪声功率的绝大部分移到信号频带之外,从而可通过滤波有效抑制噪声。仿真结果表明,该高阶数字Σ-Δ调制可以很好地抑制小数分频频率合成器中的杂散问题,具有很高的实用性。     

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.     

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.