一種Sigma-Delta調(diào)制器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、低功耗、高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器一直是模擬集成電路領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一?；谠肼曊魏瓦^(guò)采樣技術(shù)的Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器由于其較低的功耗和較高的精度而廣泛應(yīng)用于計(jì)量、壓力傳感、工業(yè)過(guò)程控制、數(shù)字音頻、數(shù)字電話等領(lǐng)域。采用過(guò)采樣技術(shù),降低頻帶范圍內(nèi)的噪聲功率,提高系統(tǒng)的信噪比;而噪聲整形技術(shù)將頻帶范圍內(nèi)的噪聲整形到信號(hào)頻帶以外,提高系統(tǒng)的精度。
　　本文基于Global Foundry0.35 um2P3M CMOS工藝設(shè)計(jì)了一種

2、單環(huán)三階前饋一位量化的Sigma-Delta調(diào)制器。
　　首先,分析了Sigma-Delta調(diào)制器的基本原理和架構(gòu),并結(jié)合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求確定了采用單環(huán)三階前饋一位量化的結(jié)構(gòu)。
　　其次,分析總結(jié)了Sigma-Delta調(diào)制器的主要非理想因素,如開(kāi)關(guān)的有限導(dǎo)通電阻,運(yùn)算放大器的熱噪聲和閃爍噪聲,運(yùn)算放大器的有限直流增益、有限帶寬、有限壓擺率,時(shí)鐘抖動(dòng)等。在此基礎(chǔ)上使用MATLAB對(duì)這些非理想因素進(jìn)行行為級(jí)建模與仿真,確定系統(tǒng)各參

3、數(shù)的指標(biāo)。
　　最后在行為級(jí)建模的基礎(chǔ)上,對(duì)調(diào)制器的積分器、運(yùn)算放大器、量化器等關(guān)鍵電路進(jìn)行電路級(jí)設(shè)計(jì)與仿真。為了減小運(yùn)算放大器的1/f噪聲和失調(diào)電壓,在第一級(jí)積分器中加入了斬波穩(wěn)定電路;采用前饋結(jié)構(gòu)降低系統(tǒng)對(duì)運(yùn)放擺率以及線性度的要求;采用一位量化,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,引入的系統(tǒng)非線性更少,線性度更高,使得整體電路更易實(shí)現(xiàn);加入了粗細(xì)調(diào)采樣網(wǎng)絡(luò)減小抗混疊濾波器的非線性負(fù)載的損耗。
　　電路仿真驗(yàn)證結(jié)果表明,在電源電壓5V,采樣頻率