MASH21 Sigma-Delta调制器的自顶向下设计方法

“MASH21Sigma-Delta调制器的自顶向下设计.pdf” 这篇论文主要探讨了MASH21 Sigma-Delta调制器的一种创新设计方法——自顶向下设计。这种设计方法针对ΣΔ（Sigma-Delta）调制器，特别是应用于数字音频领域的MASH21结构，旨在简化设计流程并优化性能。 ΣΔ调制器是一种常见的模拟到数字转换器（ADC），常用于高精度、低频率应用。MASH（多阶噪声整形）结构是ΣΔ调制器的一种变体，通过多个反馈环路来提高信噪比（SNR）和动态范围。MASH21代表的是一个包含两阶噪声整形的结构。 在自顶向下设计方法中，首先在系统层面进行操作。通过系数缩放技术，可以有效地控制积分器的输出，从而限制系统的过载并保持其稳定运行。这种方法有助于在设计早期阶段就预测和控制调制器的行为，防止由于积分器输出过大导致的系统失真。 接下来，文章深入到电路级别，使用积分器的瞬态建模来分析运算放大器（OP）的非理想因素对调制器性能的影响。运算放大器是ΣΔ调制器中的关键组件，其非线性、失调、增益误差等非理想特性会直接影响调制器的SNR和功耗。通过瞬态建模，设计者可以识别这些影响，并找到SNR和面积功耗的最佳设计区域。 论文通过一个具体的数字音频MASH21调制器设计实例验证了这种设计方法的有效性。该调制器采用TSMC 18mm RF工艺制造，工作在1.8V的单电压供电下。经过测试，调制器的信噪比（SNDR）达到了91dB，表明了自顶向下设计方法的成功应用。 该论文提供的自顶向下设计方法对于理解和优化MASH21 ΣΔ调制器的性能至关重要，特别是在考虑实际电路元件非理想性的情况下。这种方法不仅简化了设计流程，还能够确保在满足性能指标的同时，实现高效的电路设计。对于微电子领域，尤其是模拟信号处理和ADC设计的工程师来说，这种设计策略具有重要的实践指导价值。