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.     

16位音频ADC非理想型∑-△调制器的建模

对一款适于16位音频A／D转换器的∑-△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。     

∑-△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。     

高阶模拟∑-△调制器设计研究

在简要介绍高阶1位量化∑-△A/D转换器基本原理的基础上,分析了∑-△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∑-△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.     

用于VoIP芯片的∑-△调制器系统设计

详细分析了∑-△调制器的结构、阶数、量化器位数、过采样率与信噪比的关系;讨论了闪烁噪声和开关热噪声、时钟抖动和运放的有限直流增益等非理想因素对∑-△调制器的影响.通过Matlab行为仿真,确定了调制器的参数.在此基础上,完成了一款三阶2-1级联∑-△调制器的系统结构设计.在Simulink环境下的仿真验证表明,在考虑非理想因素的条件下,调制器的信噪比仍能达到约96 dB,可满足VoIP芯片中A/D转换器的16位精度要求.     

一种具有改进积分器结构的高阶∑-△调制器

设计了一个五阶单回路∑-△调制器，最高输入信号频率22kHz。通过改进积分器的结构，显著减小了开关电荷注入效应引起的调制器的谐波失真。整个电路采用0．6μm CMOS工艺设计。仿真显示，当采样频率为6MHz时，调制器的SNDR达到123dB，SNR超过125dB，满足18位A／D转换器的精度要求。     

∑-△调制器在SIMULINK下的噪声模型

为了满足在行为级对∑-△调制器进行完整仿真的需要，提出了在SIMULINK环境下∑-△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∑-△调制器模型。通过仿真，验证了噪声模型的正确性。     

高阶∑△调制器的稳定性分析与设计

本文将量化器等效为增益可变的加性噪块模型，研究了１ｂｉｓ高阶∑△调制器的稳定性，提出了一种设计１ｂｉｓ稳定高阶（＞２）∑△调制器的方法，该方法简单有效。     

基于双∑-△ ADC的智能型锂离子电池管理系统

由于锂离子电池的充放电过程对应的是电池内部材料化学反应的过程，故其充放电过程是非线性的。为了精确地量测电池可输出电量，提出了一种行之有效的库仑监测法，重点阐述了如何在硬件上实现双∑-△ADC和微控制相关设计。该库仑监测法利用双∑-△ADC，在监测流经电池的瞬间电流的基础上，同时记录电池电压，以及芯片内外部温度等信息，最大程度上实现对电池可输出电量算法的补偿，从而构架高精度智能型电池管理系统。     

高阶模拟∑-Δ调制器设计研究

在简要介绍高阶1位量化∑-ΔA／D转换器基本原理的基础上，分析了∑-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∑-Δ调制器譬开关电容实现电路，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。     

一种高线性度100 kHz带宽∑△调制器

设计了一个100 kHz信号带宽、80 dB SNDR、3.3 V电源电压的单环三阶∑△调制器.电路采用AB类运放,可在较低静态功耗下实现较高的压摆率.电路采用UMC 0.18μm CMOS工艺制作,版图面积为1.7 mm×1.3 mm.芯片测试结果显示:在12 MHz时钟频率、60倍过采样下,调制器可达到100 kHz信号带宽,75.7 dB SNDR和98 dB SFDR.     

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.     

一种用于音频DAC的可重构∑-△调制器的设计

设计了一种适于嵌入式FPGA应用的可重构Σ-Δ调制器,并采用高效的流水线结构实现,它能够被设置为3阶或5阶,可支持不同字长（16-/18-/20-/24-位）PCM数据的满幅输入。通过Matlab仿真,针对16位、44.1 kHz、过采样率为128的输入信号,工作在三阶情况下的调制器可以获得超过100 dB的信噪比（SNR）;而在输入为24位1、92 kHz、过采样率为32时,工作在5阶情况下的调制器的信噪比（SNR）超过了150 dB,很好地抑制了通带内的噪声。     

一种四阶∑-△调制器的设计与实现

文章采用自上而下（TOP-DOWN）分析方法,对单环结构的四阶∑-△调制器进行了系统设计与仿真,电路设计与仿真。在系统级提出了基于systemview的高层次建模,通过系统仿真确定了关键的电路参数和性能指标。并采用前馈的方法避免了运算放大器的非线性造成调制器失真。在电路结构级采用了全差分形式,利用开关电容电路。再配合互不重叠时钟的控制,构造出系统所需的开关电容积分器。并且采用截断（chopping）技术,减小实际电路中的闪烁噪声。     

一种用于X光成像的CMOS模拟△-∑调制器

设计了一个用于32通道X光成像系统前端的模拟△-∑调制器。基于一种通用的2阶1比 特结构,引入了对调制器环路状态进行复位的操作来避免在通道数据间发生相干性。Hspice和 Matlab下的仿真表明,在0.54μm标准CMOS工艺下,采用30 MHz的采样时钟,该调制器可以保 证对每个通道14位以上的转换精度。该调制器采用5 V电源,功耗小于40 mW,面积为1.13 mm× 0.92 mm,可作为专用硬核使用。     

一种13位400kHz1 1mW∑-△模拟／数字转换器

设计了应用于低中频GSM接收机的三阶单环单比特结构∑-△A／D转换器。调制器采用全差分开关电容积分器实现。仿真结果显示，在工作电压为3V、信号带宽200kHz、0．35μmCMOS工艺的条件下，过采样率选择为64，信号／噪声失真比（SNDR）达到85dB，功耗不超过11mW。     

一种低电压工作的高速开关电流∑-△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∑-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。