高精度Σ-ΔADC设计：抗抖动模拟调制器与系统仿真

在"在调制器件输入前端的时钟抖动模型 - ni-xnet数据配置说明"这篇文章中，主要讨论的是针对σ-Δ（∑．△）调制器的时钟抖动分析及其对系统性能的影响。时钟抖动，作为模拟信号采样过程中的不确定性，对Σ．△调制器的性能有着显著影响。由于Σ．△调制器的工作原理，它依赖于精确的时钟周期，任何时钟抖动都会导致采样时间的误差，从而影响信号的精度。公式(3．19)和(3．20)分别给出了时钟抖动对误差功率的影响，表明提高过采样率（OSR）或减小输入信号带宽可以降低带宽内的误差。 文章强调了设计高精度Σ．△ADC（模拟到数字转换器）时对系统指标的重视，包括信噪比（SNR）、动态范围、无杂波动态范围、积分非线性和微分非线性等动态特性，以及静态特性。Σ．△ADC的系统设计涉及模拟调制器和数字滤波器的协同工作，其中模拟调制器的阶数、前馈因子、反馈因子和积分器增益因子的选择对整体性能至关重要。 设计过程中，对模拟调制器的非理想因素如运放的直流增益限制、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进行了详细的量化分析，这些因素直接影响到调制器的性能表现。为了优化系统动态性能，文中采用了4位量化器和新型时钟馈通补偿技术，通过自举开关来减少输入级采样开关非线性带来的失真。 设计策略特别提到了2阶单环多位结构的模拟调制器电路，结合优化的前馈和反馈系数，确保了高精度的ADC系统。考虑到信号带宽较窄，高增益的运算放大器成为关键，文章介绍了采用两级运算放大器，第一级为共源共栅结构，第二级采用共源放大器，共模反馈电路利用开关电容结构来增强输出摆幅，进一步提升Σ．△ADC的精度。 本文深入探讨了时钟抖动模型在Σ．△调制器中的影响，以及如何通过精确的系统设计来克服这些挑战，以满足高精度、低功耗和高速度的性能要求。