Delta-Sigma數(shù)模轉(zhuǎn)換器的理論與設(shè)計(jì).pdf

1、△-∑數(shù)模轉(zhuǎn)換器的核心技術(shù)是過(guò)采樣和噪聲整形技術(shù)。相比傳統(tǒng)類型的DAC而言，△-∑DAC的主要優(yōu)勢(shì)有以下幾個(gè)方面：其數(shù)字化特性便于實(shí)現(xiàn)嵌入式集成；其簡(jiǎn)單工藝使得它在成本方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)；此外，其固有的線性以及對(duì)差分非線性和背景噪聲的不敏感特性，使得系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)很高的信噪比。最重要的是，它可以達(dá)到其它類型的DAC無(wú)法達(dá)到的精度和動(dòng)態(tài)范圍。 △-∑數(shù)模轉(zhuǎn)換器的主要功能模塊包括過(guò)采樣濾波模塊、△-∑調(diào)制器和DA轉(zhuǎn)換單元。由于本文的

2、工作是建立在FPGA實(shí)現(xiàn)方式的基礎(chǔ)上，其DA轉(zhuǎn)換單元需要另外的模擬電路搭建，因此，主要針對(duì)過(guò)采樣濾波模塊和△-∑調(diào)制器進(jìn)行研究。 本文設(shè)計(jì)的過(guò)采樣濾波模塊采用三個(gè)半帶濾波器和一個(gè)CIC濾波器級(jí)聯(lián)而成，具有良好的通帶和阻帶特性，最終實(shí)現(xiàn)了64倍的采樣率提升。同時(shí)，對(duì)于三個(gè)半帶濾波器，均采用雙相結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，并對(duì)其16位系數(shù)進(jìn)行了CSD編碼處理，不但把定點(diǎn)常系數(shù)的乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為移位相加，而且還大幅度降低了加法(或減法)的運(yùn)算次數(shù)，達(dá)到了

3、提高運(yùn)算速度、降低功耗、減小面積的多重目的。 由于不穩(wěn)定性因素的存在，高階△-∑調(diào)制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一直存在比較大的難度。綜合大量文獻(xiàn)中的經(jīng)驗(yàn)原則和方法，詳細(xì)闡述了穩(wěn)定的高階、高精度△-∑調(diào)制器的設(shè)計(jì)過(guò)程。并以此為依據(jù)，最終采用CIFB結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了5階、64倍過(guò)采樣、1比特調(diào)制的△-∑調(diào)制器。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化調(diào)制器噪聲傳遞函數(shù)的零、極點(diǎn)，使信噪比獲得了大約17dB的提高；在電路實(shí)現(xiàn)上，本方案通過(guò)在控制數(shù)據(jù)流動(dòng)的狀態(tài)機(jī)中