高精度Σ-Δ模数转换器的研究与设计
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更新于2024-08-10
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"J提出了噪声整形-ni-xnet数据配置说明"
这篇文档主要讨论了Σ-Δ调制器(Σ-Δ Modulator)在模数转换器(ADC)中的应用和技术发展。Σ-Δ调制器源于1962年Inose和Yuda的创新,它是对早期Delta调制器的改进,通过在Delta调制器前添加积分器并将其置于反馈环路中,形成一个包含积分器、量化器(1位)和1位DAC的系统。Σ-Δ调制器的名称来源于积分器的求和功能,即Σ表示积分,而Δ则代表增量。
1977年,Tcllie对Σ-Δ调制器进行了改进,通过级联多个积分器并让量化器的数字输出反馈到每个积分器,构建了高阶环路滤波器。1985年,Callidy的论文详细分析了双积分器环路滤波器的设计问题。随着技术的发展,Leell在1987年提出了设计稳定高阶环路滤波器的方法,这使得包括四阶或五阶环路滤波器的Σ-Δ ADC得以实现,这些滤波器通常由开关电容滤波器和谐振器构建。
1986年,Hayashi等人提出了一种名为多级噪声整形(Multi-Stage Noise Shaping, MASH)的Σ-Δ ADC结构,它由多个单环稳定的低阶调制器级联,能实现量化噪声的高阶整形。1988年,Larson等人提出了数字校正技术来消除DAC非线性影响,而Carley在1989年提出动态元件匹配方法来减少多位DAC的非线性影响。1990年,Leslie提出了一种新结构,采用一位DAC和多位ADC以获得更好的线性度和低量化噪声。
进入90年代,Σ-Δ调制器设计的工具和软件包不断涌现,例如西安电子科技大学吴笑峰博士在其2009年的博士学位论文中,详细探讨了高精度Σ-Δ ADC的研究与设计。他关注了ADC的性能指标,如信噪比、动态范围、积分非线性和微分非线性等,并对模拟调制器中的非理想因素进行了量化分析,设计了2阶单环多位结构的模拟调制器,采用4位量化器和优化的前馈、反馈系数,以及新型时钟馈通补偿技术,以提高系统的动态性能和精度。
Σ-Δ ADC的优势在于通过过采样、噪声整形和数字滤波技术实现高精度和低功耗,但高速性能是其挑战。未来的Σ-Δ ADC设计将致力于在高速、高精度和低功耗之间找到平衡。
2018-03-30 上传
2022-07-05 上传
2022-02-17 上传
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陆鲁
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