高精度Σ-ΔADC的研究：模拟调制器与噪声整形

"噪声传输函数-ni-xnet数据配置说明" 这篇文档主要讨论的是噪声传输函数在ni-xnet数据配置中的应用，特别是在高精度sigma-delta（∑-Δ）模数转换器（ADC）的设计和研究中。噪声传输函数是衡量ADC性能的一个关键参数，它描述了系统噪声如何从输入传递到输出。在描述中提到了噪声传输函数的计算公式（2-17）和（2-18），这些公式用于分析频带内的噪声功率。 在过采样技术的背景下，噪声传输函数显得尤为重要。过采样是∑-Δ ADC的核心特性，它能通过提高采样率来降低量化误差，从而提升信号质量。公式（2-19）说明了过采样对于噪声整形的重要性，如果不过采样（M=1），量化误差功率会显著增加。 在高精度∑-Δ ADC的研究中，西安电子科技大学的博士学位论文详细探讨了这一主题。论文作者吴笑峰在导师刘红侠的指导下，关注了ADC的系统指标，包括动态特性和静态特性。动态特性如信噪比（SNR）、动态范围和无杂波动态范围，而静态特性如积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）等，这些都是评估ADC性能的关键指标。 论文还深入研究了∑-Δ ADC的系统设计，特别是模拟调制器和数字滤波器。通过Matlab软件进行建模和仿真，确定了调制器的阶数、前馈因子、反馈因子和积分器增益因子，以满足特定的过采样率、精度和动态性能要求。此外，论文还分析了模拟调制器中的非理想因素，如运算放大器的有限直流增益、有限带宽、输出摆幅限制、开关非线性、时钟抖动和采样电容热噪声等，这些因素对调制器性能的影响。 设计中采用的是一种2阶单环多位模拟调制器结构，通过优化前馈和反馈系数实现高精度。4位量化器被用来减少量化噪声。此外，采用了一种新型的时钟馈通补偿技术，通过自举开关减少采样开关非线性导致的谐波失真，从而提高系统的动态性能。运算放大器的选择也至关重要，本设计使用了两级运算放大器结构，以支持高精度的∑-Δ ADC。 这篇文档和相关的博士学位论文详细探讨了噪声传输函数在ni-xnet数据配置中的作用，以及如何在∑-Δ ADC设计中通过过采样、噪声整形和优化模拟电路设计来实现高精度和低功耗。