西安电科大吴笑峰博士论文：高精度Σ-ΔADC设计与模拟调制器优化

二阶调制器的拓扑结构在ni-xnet数据配置说明中占据核心地位，它是sigma-delta ADC（Σ-Δ模数转换器）设计中的关键组件。Σ-ΔADC以其高精度和低功耗特性在模数转换领域受到广泛关注，但它的高速性能是一个挑战。系统指标如信噪比(SNR)、动态范围和无杂波动态范围等是衡量其性能的关键。 论文详细探讨了Σ-ΔADC的设计过程，特别是模拟调制器部分。首先，通过Matlab软件进行建模和系统仿真，设计方法基于过采样率、精度需求和动态性能目标，确定了调制器的阶数、前馈因子、反馈因子以及积分器增益因子。2阶单环多位结构的模拟调制器被选用，结合优化的前馈和反馈系数，以实现高精度的转换。 论文特别关注模拟调制器中的非理想因素，如运放的有限直流增益、带宽和摆率、输出摆幅限制、开关非线性、时钟抖动以及采样电容的热噪声等，通过量化分析来确保设计的稳健性和有效性。为了减小量化噪声，采用了4位量化器，自举开关技术结合新型时钟馈通补偿降低了输入级采样开关非线性导致的失真，从而提升了系统的动态性能。 运放的选择至关重要，因为高增益是确保高精度的重要条件。设计中采用了一级共源共栅和二级共源放大器的运算放大器结构，共模反馈电路采用开关电容设计，以扩展输出摆幅，进一步优化了Σ-ΔADC的性能。 最终，经过系统设计和仿真验证，论文展示了设计的Σ-ΔADC达到了SNDR达到120dB的性能，这与初始设计的理论分析是一致的。这项工作对于理解Σ-ΔADC的工作原理、优化其设计并解决实际应用中的问题具有重要意义，对于推动高精度、低功耗ADC技术的发展具有积极的贡献。