高精度Σ-ΔADC研究：模拟调制器与噪声分析

"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)的研究与设计，特别关注了BPS实现中的ni-xnet数据配置问题，旨在提高ADC的性能。作者吴笑峰在导师刘红侠的指导下，深入研究了Σ-Δ ADC的动态和静态特性，模拟调制器的设计以及数字滤波器的应用。" Σ-Δ ADC是一种广泛应用的模数转换器，其核心优势在于过采样、噪声整形和数字滤波技术，这使得它能够在较低的模拟电路复杂度下实现高精度和低功耗。然而，高速性能通常是Σ-Δ ADC的短板，未来的挑战在于如何兼顾高速、高精度和低功耗。 在ADC的性能指标中，动态特性如信噪比(SNR)、动态范围(DR)和无杂波动态范围(WDR)至关重要，而静态特性如积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)也影响着转换器的准确度。论文详细阐述了这些性能指标，并通过图表进行了可视化展示。 调制器是Σ-Δ ADC的关键组成部分，其设计涉及到过采样率、精度和动态性能。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，以预测调制器的实际性能。 模拟调制器的设计中，非理想因素如运放的有限增益、带宽限制、开关非线性、时钟抖动和采样电容噪声等都会影响调制器性能。论文对这些因素进行了量化分析，为电路设计提供了指导。 具体到模拟调制器电路级设计，采用了2阶单环多位结构，配合优化的前馈和反馈系数，以实现高精度。4位量化器的使用减少了量化噪声。为了改善动态性能，采用了自举开关的新型时钟馈通补偿技术，以降低采样开关非线性导致的谐波失真。此外，高增益运算放大器作为Σ-Δ ADC的重要组件，采用共源共栅和共源放大器两级结构，共模反馈电路则利用开关电容技术来提升输出摆幅。 这篇论文深入探讨了Σ-Δ ADC的理论基础和实现策略，特别是针对BPS实现中的ni-xnet数据配置问题，提供了实用的设计和分析工具，对于提高Σ-Δ ADC的性能具有重要价值。