高精度Σ-ΔADC：设计与性能研究

"这篇博士学位论文详细探讨了高精度Σ-Δ模数转换器(Σ-Δ ADC)的设计与研究，由吴笑峰撰写，刘红侠教授指导，属于微电子学与固体电子学专业。论文主要关注如何通过Σ-Δ ADC实现高精度和低功耗的转换性能，并对其在高速性能上的局限性和未来发展趋势进行了展望。" Σ-Δ ADC是一种广泛应用的模数转换技术，其核心优点在于利用过采样、噪声整形和数字滤波来提升精度，降低了对模拟电路设计的严格要求。尽管如此，Σ-Δ ADC在高速性能上仍存在挑战，未来的研发目标是同时实现高速、高精度和低功耗。 论文详细介绍了Σ-Δ ADC的系统指标，包括动态特性（如信噪比、动态范围和无杂波动态范围）和静态特性（如积分非线性、微分非线性），并用图表直观展示。系统设计中，模拟调制器和数字滤波器是关键组成部分。通过Matlab进行建模和仿真，论文提出了一套完整的设计流程，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，以满足过采样率、精度和动态性能的需求。 在模拟调制器设计中，论文深入分析了各种非理想因素的影响，如运算放大器的有限直流增益、有限带宽、开关非线性、时钟抖动和采样电容热噪声等，为后续电路设计提供了量化依据。调制器电路级设计采用2阶单环多位结构，采用4位量化器减少量化噪声，并运用新型时钟馈通补偿技术降低谐波失真，提高系统动态性能。 运算放大器的选择和设计对Σ-Δ ADC的精度至关重要。论文中采用两级运算放大器结构，第一级为共源共栅结构，第二级为共源放大器，共模反馈电路采用开关电容设计，以增强输出摆幅，适应高精度的需求。 这篇论文提供了关于Σ-Δ ADC设计的全面研究，不仅理论基础扎实，而且实践性强，对于理解Σ-Δ ADC的工作原理和优化设计具有重要参考价值。