一种应用于便携式音频设备的Sigma-Delta调制器

发布时间：2020-06-16 06:27

【摘要】：随着集成电路的高速发展,以过采样和噪声整形为技术核心的Sigma-Delta调制器得到广泛应用。Sigma-Delta调制器相较于传统的奈奎斯特频率模数转换器具有速度快、精度高、功耗低等优势。在便携式音频设备领域,因对模数转换器的精度和功耗要求较高,所以Sigma-Delta调制器应用广泛。首先,本文在分析了Sigma-Delta调制的基本原理和组成结构的基础上,比较和分析各种调制器的优缺点,完成了对Sigma-Delta调制器的阶数、过采样率、和量化器位数等重要参数的选择,该设计最终选择二阶一位量化的调制器结构,调制器过采样率为256倍。其次,对所选的调制器结构在MATLAB仿真环境对所进行仿真验证,考虑在理想情况下,在20KHz的音频输入信号带宽内,所提出的二阶一位量化调制器的信噪比达到101.6d B,经计算满足16bit精度设计要求;接下来论文对电路中存在的非理想特性进行分析,为电路设计提供理论基础。在MATLAB完成了调制器的行为级仿真后,对调制器进行电路级的设计与仿真,在电路的设计过程中考虑到本设计的应用场合和调制器中运算放大器的各种非理想因素后,采用无源积分器来取代传统的有源积分器。同时设计Sigma-Delta调制器中的其它电路分别为:比较器电路、延时电路、两相互不交叠时钟电路、放大器等电路,并逐一对其进行仿真使其满足实际要求。最后,在SPECTRE环境下进行调制器整体电路仿真,电路的输入信号幅度为0.6V带宽为20k Hz的正弦波信号,采样频率10MHz,得到最终所选二阶一位调制器能达到的SNR为96.2d B,满足设计要求。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN761
【图文】：

，在图2.1中如果输入信号xa(t) 中含有的频率成分中有大于 的频率那么信号在抽样后频谱将发生混叠，因此为防止发生混叠需要高阶模拟抗混叠滤波器来实现陡峭的传输特性以滤除信号带外的频率成分，而没有对带内的信号造成衰减[16]。如图 2.2 所示为一个奈奎斯特频率转换器所产生的频谱。相对应地，图 2.3 为采用过采样频率转换器抽样过程所产生频谱图，其抽样频率 fN>2BW，由抽样过程所产生的输入信号频谱图在信带范围

图 2.2 奈奎斯特频率 ADC 频谱图 2.3 过奈奎斯特频率 ADC 频谱化理论过程对 ADC 的性能有着很大的影响，这是因为在由连续幅度到离散幅度要产生幅度的误差，这也通常被成为量化误差[17]。在对量化器建模的过噪声考虑为在范围[-х Ъ х Ъ 内具有均匀概率分布的随机过程，如图

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 徐灿;;四阶前馈结构Sigma Delta调制器在SIMULINK建模[J];电子质量;2013年08期

2 倪R

本文编号：2715672