高精度Σ-Δ模数转换器的研究与设计

"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。