多位∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)研究.pdf

1、∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器因其線性度好、精度高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在視頻、多媒體、地震勘測儀器、聲納、電子測量和中等分辨率的系統(tǒng)中。目前，多位量化的高精度∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)是人們研究的熱點(diǎn)，而國內(nèi)在模數(shù)轉(zhuǎn)換器方面的研究還處于開始起步階段。對∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器體系結(jié)構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)水平與國外的先進(jìn)水平相比存在很大差距，需要我們加強(qiáng)在∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)上的研發(fā)力度，研究擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此，對多位∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究無論在學(xué)

2、術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都有著非常重要的意義。
　　本文詳細(xì)闡述了∑-△型轉(zhuǎn)換器的基本原理、結(jié)構(gòu)以及多位量化∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。在研究∑-△型模數(shù)轉(zhuǎn)換器各種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了多位量化結(jié)構(gòu)，討論了多位量化器位數(shù)與∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器精度的關(guān)系。并利用多位量化∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)設(shè)計(jì)了24位多位量化∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
　　在系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)過程中，首先是∑-△調(diào)制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)∑-△調(diào)制器的相關(guān)知識(shí)，確定了∑-△調(diào)制器的參數(shù)和結(jié)

3、構(gòu)，并運(yùn)用MALTAB和Simulink進(jìn)行了建模和仿真驗(yàn)證，確定∑-△調(diào)制器為三位量化的單環(huán)三階CIFB(Cascade-of-integrators，feed-backform)結(jié)構(gòu)，過采樣率為256。其次是數(shù)字抽取濾波器，根據(jù)∑-△調(diào)制器的性能要求選擇了數(shù)字抽取濾波器的結(jié)構(gòu)與類型，整個(gè)抽取濾波器采用梳狀濾波器和兩級(jí)半帶濾波器級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)系統(tǒng)性能的要求，在MALTAB中設(shè)計(jì)了梳狀濾波器和半帶濾波器。最后，在Simulink中

4、搭建了多位∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)模型并進(jìn)行了仿真，由仿真結(jié)果可知，本文所設(shè)計(jì)的多位∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器有效位數(shù)為24bit，信噪比為144dB，驗(yàn)證了多位量化結(jié)構(gòu)的合理性。
　　通過對多位∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)，確定了∑-△調(diào)制器和數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù)及結(jié)構(gòu)，依據(jù)這些參數(shù)，選擇合適的器件和運(yùn)算放大器，通過分立元器件對∑-△調(diào)制器進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)，包括三階積分器、3bit量化器和3bit反饋DAC;在FPGA上進(jìn)行了數(shù)字抽取濾波