适用于音频Codec的高精度△-∑调制器设计

发布时间：2017-05-21 14:09

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【摘要】：当前,移动消费类电子产品性能的不断提升对音频信号的品质提出了更高的要求,而模数转换器在音频信号的转换中起着关键作用。针对此类应用领域的要求,论文开展了高精度、低功耗、高动态范围模数转换器的研究与设计。论文选择采用基于开关型运放的音频Δ-∑ (Delta-Sigma)结构,重点对其中的△-∑调制器(Modulator)展开研究。首先根据确定的转换器性能指标,充分考虑包括运放的有限直流增益、增益带宽积及噪声、比较器的失调及回扫噪声以及DAC的非线性因素等在内的非理想因素,建立非理想模型,通过MATLAB/Simulink进行系统仿真验证,计算出系统各参数。同时,比较不同的DWA (Data Weighted Average)算法,给出新的DWA算法,在抑制非线性失真的功能没有损失的情况下最大限度简化了相关数字电路的面积和功耗。在电路实现中,使用半周期延迟的积分器,使运放只需工作半个周期,减少了静态功耗；并提出一种高效的开关型运放电路和与之对应的Chopper技术,有效降低了系统中的闪烁噪声。在量化器方面,论文设计了电容型分压与电阻型分压两种量化器切换电路,在功耗和面积上进行权衡优化,结合提出的DWA方法,实现了一个18位的Δ-∑ Modulator。电路采用Global 0.18μm CMOS工艺,芯片面积为1012μm×995μm。仿真结果表明在幅值为-4.35dB的信号输入下信噪比达到了110.6dB,功耗和品质因素FOM分别约为4.95mW和428.18fJ/Conversion-step。后仿的SNDR大于108dB。初版芯片已经流片并测试,再版芯片也已经流片
【关键词】：音频Codec △-∑modulator 高精度 过采样 开关电容电路 多比特量化 高效率
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN761;TN912.2
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-16
• 1 绪论16-21
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 国内、外研究现状及其发展趋势17-20
• 1.3 论文结构安排20-21
• 2 △-Σ ADC基本原理21-41
• 2.1 主要性能指标21-25
• 2.1.1 信号带宽及采样频率21-22
• 2.1.2 转换速度22
• 2.1.3 分辨率与转换精度22-23
• 2.1.4 信噪比(SNR)23-24
• 2.1.5 微分非线性(DNL)与积分非线性(INL)24
• 2.1.6 总谐波失真(THD)24-25
• 2.2 △-Σ调制器基本原理25-28
• 2.2.1 过采样25-26
• 2.2.2 噪声整形26-28
• 2.2.3 多位量化28
• 2.3 A-Σ ADC基本结构28-33
• 2.3.1 单环结构28-32
• 2.3.2 MASH结构32-33
• 2.3.3 其他结构33
• 2.4 非理想因素设计挑战33-39
• 2.4.1 关导通电阻33-35
• 2.4.2 噪声35-37
• 2.4.3 运算放大器非理想特性37-39
• 2.5 失调影响39
• 2.6 本章小结39-41
• 3 △-∑调制器设计实现41-91
• 3.1 设计指标41-42
• 3.2 系统建模42-57
• 3.2.1 系统结构42-45
• 3.2.2 参数确定45-49
• 3.2.3 内部噪声分析49-54
• 3.2.4 加入积分器非理想因素系统仿真54-57
• 3.2.5 建模总结57
• 3.3 电路设计57-83
• 3.3.1 理想电路仿真57-61
• 3.3.2 时钟电路61-67
• 3.3.3 量化器67-69
• 3.3.4 运算放大器69-81
• 3.3.5 前仿总结81-83
• 3.4 版图及后仿83-88
• 3.4.1 运放后仿83-85
• 3.4.2 量化器后仿85-86
• 3.4.3 系统后仿86-88
• 3.5 本章小结88-91
• 4 芯片测试91-95
• 5 总结与展望95-97
• 5.1 论文总结95
• 5.2 工作展望95-97
• 参考文献97-104
• 攻读学位期间科研成果104

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;A Design of the Quantizer of H.261 CODEC[J];The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications;2003年01期

2 ;A High-Performance Codec Suitable for the GSM Half-Rate Coding System[J];The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications;1999年02期

3 ;Intra Refreshment Algorithm of Video Codec Based on Visual Attention over Wireless Networks[J];中国通信;2009年02期

4 ;Implementation of ITU-T G.729 Speech Codec in IP Telephony Gateway[J];Wuhan University Journal of Natural Sciences;2000年02期

5 陈R

本文编号：383899