16位音頻Sigma-Delta ADC的研究與設(shè)計.pdf

1、過采樣ΣADC采用過采樣和Σ調(diào)制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換,在音頻、數(shù)字電視和無線通信等方面有廣泛的應(yīng)用。這類模數(shù)轉(zhuǎn)換器可充分利用現(xiàn)代VLSI技術(shù)的高速、高集成度的優(yōu)點(diǎn),同時避免了元器件失配對A/D轉(zhuǎn)換器精度的限制,已成為當(dāng)前實(shí)現(xiàn)高精度ADC的主流方向。
　　本論文在對Σ?ADC原理進(jìn)行深入理解的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種應(yīng)用于音頻領(lǐng)域16位精度的Σ?ADC。模擬部分,討論了Σ調(diào)制器的工作原理,研究了低通Σ?調(diào)制器的各種結(jié)構(gòu),分析了調(diào)制器具體電路

2、實(shí)現(xiàn)時實(shí)際非理想因素對系統(tǒng)性能的影響,并基于Hspice完成了運(yùn)放、開關(guān)、不重疊時鐘、比較器等電路的設(shè)計與仿真。本論文設(shè)計的Σ?調(diào)制器采用的是一位量化器2-1級聯(lián)結(jié)構(gòu),由全差分開關(guān)電容電路實(shí)現(xiàn),采樣時鐘頻率為6.4MHz,過采樣率為128,電源電壓為3.3V,量化器輸出范圍為2V。仿真結(jié)果顯示,在時鐘頻率為6.4MHz,輸入信號頻率為10kHz,幅度為-6dB條件下,Σ?調(diào)制器轉(zhuǎn)換精度大于16位,滿足設(shè)計要求。Σ?模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度和

3、轉(zhuǎn)換速度由調(diào)制器部分決定,而它的面積和功耗則主要由抽樣低通濾波器部分決定。數(shù)字部分,對抽樣濾波器的原理和設(shè)計方法進(jìn)行了研究,確定并設(shè)計了本論文中抽樣濾波器的三級結(jié)構(gòu),包括級聯(lián)積分疏狀濾波器(CIC)、補(bǔ)償濾波器和半帶濾波器,并在考慮濾波器的有效字長效應(yīng)后對濾波器的系數(shù)進(jìn)行CSD量化編碼。本論文基于Matlab設(shè)計了一個用于帶寬20kHz、精度16位的Σ?ADC中的抽樣低通濾波器。抽樣濾波器輸入信號的采樣頻率為6.4MHz,輸出信號的采樣