分段量化Delta-Sigma调制器的数字噪声耦合技术解析

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"分段量化的Delta-Sigma调制器的数字噪声耦合技术" 这篇研究论文探讨了在Delta-Sigma调制器中采用分段量化技术的数字噪声耦合方法,旨在提高调制器的分辨率并减少动态元素匹配逻辑中的指数增长问题。Delta-Sigma调制器是模拟/数字转换器中常用的一种高分辨率调制技术,通过反馈噪声来提升信号质量。 论文首先介绍了基本概念,Delta-Sigma(ΔΣ)调制器的工作原理是通过不断对采样值进行增量累加,然后对结果进行量化,将高分辨率的模拟信号转化为低分辨率的数字信号。这种调制方式可以实现高精度的模数转换,尤其是在噪声整形的作用下,能够有效降低量化噪声。 文中提出的数字噪声耦合技术将量化器的输出分成主要部分(MSB,Most Significant Bit)和次要部分(LSB,Least Significant Bit)。MSB直接馈送到调制器输入,而LSB则被用作量化噪声,用于噪声耦合。这样的设计允许在不增加动态元素匹配逻辑复杂性的情况下,增加量化级的数量,从而提高分辨率。 在数字后处理阶段,MSB和LSB被重新组合。这种策略的一个关键优势是它能保留增加量化级别带来的好处,同时避免了由于动态元素匹配导致的复杂性问题。动态元素匹配是指模拟电路中元件特性差异所引起的性能下降,这对于高精度的ΔΣ调制器来说是一个挑战。 此外,通过LSB反馈引入的额外噪声整形,论文还指出这种方法能进一步减少由模拟和数字噪声传输函数不匹配造成的量化噪声泄漏。这意味着对于操作范围的限制可以更为宽松,允许更大的设计自由度,同时保持良好的信噪比。 这项研究提供了一种创新的数字噪声耦合技术,可以改善Delta-Sigma调制器的性能,尤其适用于需要高分辨率和低噪声的信号处理应用,如音频编解码、通信系统和医疗成像设备等。该技术的实施有望推动高精度模拟/数字转换器的设计和发展。