三阶单环CT Sigma-Delta ADC：高精度低功耗设计详解

本文主要探讨了一款三阶一位单环反馈结构的连续时间Sigma-Delta (Σ-Δ) 高精度模数转换器(ADC)的设计。Sigma-Delta ADC以其高精度而被广泛应用于对精度要求极高的场合，如无线通信和视频处理，尤其是在16位及以上精度的场景下，它是首选方案。 该ADC的工作原理类似于游标卡尺，通过逐次比较待测信号Vin与参考电压Vref的微小差异（Δ），即每次测量两个不同精度等级的差值，如1mm与0.98mm的差距，持续累积直到累积误差足够小，达到测量目标。这种"累积误差然后校准"的方式保证了高精度的实现。 本文设计的特定ADC具有以下特点： 1. 结构设计：采用的是三阶一位的单环反馈，这意味着系统包含三个积分器级数，每个级数处理一个微小的信号增量，单环反馈确保了系统稳定性和快速响应。 2. 带宽与精度：设计的带宽可达5MHz，这意味着它可以高效地处理高速信号，而精度达到了10位，足以满足许多应用的需求。 3. 技术优化：系统引入了半个周期的延时，增强了系统的稳定性，允许输入信号幅度显著增加，进而提高调制器转换信号的精度。此外，采用新型的系统结构和非回零D/A转换器，使得ADC在面对时钟抖动等外部干扰时，具有更强的抗扰动能力。 4. 功耗与抗混叠滤波：与Pipeline ADC相比，连续时间Σ-Δ ADC具有更低的功耗，而且它的内部设计本身就具备抗混叠滤波功能，从而降低了对前端预滤波器的需求，简化了系统设计。 这款三阶一位单环反馈的连续时间Σ-Δ ADC设计是一项技术进步，不仅提高了转换效率，还降低了能耗，对于需要高精度和低功耗应用的现代电子设备具有重要意义。