2-1 MASH架构Sigma-delta调制器的设计
发布时间：2020-12-08 16:56
随着数字处理技术的发展,对模拟数字转换器（ADC）提出了更高的要求。Sigmadelta ADC能提供高精度数据转换,已经应用于各个方面,如:音视频、射频等。本文研究应用于音频领域的高精度Sigma-delta ADC。Sigma-delta ADC可以分为模拟调制器和数字抽取滤波器两个部分。本文在研究Sigma-delta ADC基本原理的基础上,首先完成了调制器的系统设计。调制器的系统架构采用MASH 2-1结构,由于MASH架构调制器存在噪声泄露的问题,所以令第一级调制器的阶数为二阶并采取多位量化。为了确保每一级积分器不过载,计算出一组全新的调制器系数,有效的提高了输入动态范围。相比于其它传统的调制器,本文在设计调制器电路的时候,采取了以下技术来提高调制器的性能。通过采用自举开关,降低了由于开关导通电阻非线性导致的谐波失真。在第一级运放中设计了斩波电路滤除运放的低频闪烁噪声以及失调噪声。对于多位DAC中电容阵列不匹配导致的非线性,采用DWA校正算法,提高了其线性度。数字抽取滤波器可以将调制器的过采样率恢复到奈奎斯特采样率,同时还能滤除信号带外的量化噪声能量。本文最后采用级联的方法...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ADC基本结构
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文1 1Y (z ) X (z )z E (z )(1 z) (2-8)将 Y(z)的输出分为两个部分：把输入信号分量 ( )的系数称为信号传递函数（Signal Transfer Function,STF）,而把量化噪声分量 ( )的系数称为噪声传递函数(NoiseTransfer Function,NTF)。分析 STF 可以发现，输入信号 ( )仅仅只是经过了一个单位时钟的延迟后输出，输入信号本身并不发生改变。而量化噪声则经过了一阶高通滤波。图 2.5 给出了 NTF 的频率响应示意图，可以看到低频时幅度响应小，相当于抑制带内量化噪声，高频处幅度响应大，相当于将噪声能量从低频推往高频处，这样的噪声处理方式称为噪声整形。
图 2.6 二阶调制器线性模型器类似，计算二阶调制器的传递函数可得：2 1 2Y ( z ) X ( z )z E ( z )(1 z) 递函数STF(z) = z ，噪声传递函数NTF(z) = (1 z ) 。经过两个周期的延时，而对量化噪声来说则相当于经过了直观的得出结论，随着调制器阶数的提高，噪声整形的效位量化时 L 阶调制器的带内噪声能量以及 SNR：2 22(2( ) ( )12 (2 1)WWLBL order E B S f NTF z dfL OSR (2 1)23 (2 1)2LL order LL OSRSNR 以看出，提高阶数 L 以及过采样率 OSR 都可以提高调制
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进型折叠式共源共栅运算放大器电路的设计[J]. 殷万君,白天蕊. 现代电子技术. 2012(20)
博士论文
[1]高性能sigma-delta ADC的设计与研究[D]. 李迪.西安电子科技大学 2010
[2]高精度sigma-delta ADC的研究与设计[D]. 吴笑峰.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]高速高精度采样保持电路的研究与设计[D]. 单刘伟.合肥工业大学 2016
[2]适用于Sigma-Delta ADC的512倍数字抽取滤波器的设计与研究[D]. 陈小梅.华中科技大学 2015
[3]MASH结构Sigma-Delta调制器的设计[D]. 孙冠男.哈尔滨工业大学 2011
[4]应用于Sigma-Delta ADC中可变抽取率数字滤波器的研究与设计[D]. 李晶.华中科技大学 2008
[5]Sigma-Delta ADC中抽取滤波器的研究与实现[D]. 蔡友.浙江大学 2007
本文编号：2905374
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ADC基本结构
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文1 1Y (z ) X (z )z E (z )(1 z) (2-8)将 Y(z)的输出分为两个部分：把输入信号分量 ( )的系数称为信号传递函数（Signal Transfer Function,STF）,而把量化噪声分量 ( )的系数称为噪声传递函数(NoiseTransfer Function,NTF)。分析 STF 可以发现，输入信号 ( )仅仅只是经过了一个单位时钟的延迟后输出，输入信号本身并不发生改变。而量化噪声则经过了一阶高通滤波。图 2.5 给出了 NTF 的频率响应示意图，可以看到低频时幅度响应小，相当于抑制带内量化噪声，高频处幅度响应大，相当于将噪声能量从低频推往高频处，这样的噪声处理方式称为噪声整形。
图 2.6 二阶调制器线性模型器类似，计算二阶调制器的传递函数可得：2 1 2Y ( z ) X ( z )z E ( z )(1 z) 递函数STF(z) = z ，噪声传递函数NTF(z) = (1 z ) 。经过两个周期的延时，而对量化噪声来说则相当于经过了直观的得出结论，随着调制器阶数的提高，噪声整形的效位量化时 L 阶调制器的带内噪声能量以及 SNR：2 22(2( ) ( )12 (2 1)WWLBL order E B S f NTF z dfL OSR (2 1)23 (2 1)2LL order LL OSRSNR 以看出，提高阶数 L 以及过采样率 OSR 都可以提高调制
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进型折叠式共源共栅运算放大器电路的设计[J]. 殷万君,白天蕊. 现代电子技术. 2012(20)
博士论文
[1]高性能sigma-delta ADC的设计与研究[D]. 李迪.西安电子科技大学 2010
[2]高精度sigma-delta ADC的研究与设计[D]. 吴笑峰.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]高速高精度采样保持电路的研究与设计[D]. 单刘伟.合肥工业大学 2016
[2]适用于Sigma-Delta ADC的512倍数字抽取滤波器的设计与研究[D]. 陈小梅.华中科技大学 2015
[3]MASH结构Sigma-Delta调制器的设计[D]. 孙冠男.哈尔滨工业大学 2011
[4]应用于Sigma-Delta ADC中可变抽取率数字滤波器的研究与设计[D]. 李晶.华中科技大学 2008
[5]Sigma-Delta ADC中抽取滤波器的研究与实现[D]. 蔡友.浙江大学 2007
本文编号：2905374
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