MASH21 Sigma-Delta调制器的优化设计与性能验证

"MASH21 Sigma-Delta调制器的自顶向下设计 (2011年) - 北京大学学报(自然科学版)，葛彬杰、王新安、张兴、冯晓星、汪清勤" 这篇论文介绍了一种针对MASH21 Sigma-Delta调制器的创新设计方法，名为“自顶向下”设计。MASH（多阶ΣΔ调制器）是一种广泛应用的高分辨率模拟到数字转换技术，特别适合于数字音频系统。MASH21调制器指的是具有两阶低通滤波器的Sigma-Delta调制器，它提供了较高的信噪比(SNR)和动态范围。 在系统层面，论文提出了通过系数缩放来控制积分器的输出，这是自顶向下设计的关键步骤之一。这种方法有助于确保调制器的整体稳定性，防止积分器的输出过大导致的饱和问题，从而保持良好的信号质量。 在电路层面，研究者利用积分器的瞬态模型来分析运算放大器（OP）的非理想特性如何影响调制器的性能。运算放大器是ΣΔ调制器中的核心组件，其线性度、增益误差、输入失调电压等非理想因素都会对调制器的SNR（信噪比）和功耗产生显著影响。通过对这些非理想因素的深入分析，研究者能够确定最优的设计参数，以达到SNR、面积和功耗的最佳平衡。 论文通过一个实际的数字音频MASH21调制器设计案例验证了这种设计方法的有效性。该调制器采用TSMC 18MMRF工艺制造，并在1.8V单电压供电下运行。实验结果显示，调制器的SNDR（无杂散动态范围）达到了91分贝，这是一个非常出色的性能指标，表明了自顶向下设计方法在优化调制器性能方面的成功。 关键词包括MASH21、自顶向下设计、Sigma-Delta调制以及建模，表明这篇论文的核心内容集中在多阶ΣΔ调制器的高级设计策略和电路级建模技术上，对于理解和改进此类调制器的设计具有重要价值。 这篇论文为MASH21 Sigma-Delta调制器的高效设计提供了新的视角，为电子工程师在优化模拟到数字转换器性能时提供了一个实用的方法论。