帶寬10MH_Z高階連續(xù)時(shí)間型Sigma-Delta調(diào)制器設(shè)計(jì).pdf

1、目 錄■ ^ ? 1A b stra c t? 2第 一 章 引言 ? 4§ 1. 1 研究背景 ? 4§ 1. 2 研究方 向? 5§ 1. 3 論文組織結(jié)構(gòu)? 6第二章 Si gm a- D el t a 調(diào)制器的基本原理 ? 7§ 2.1 采樣與量化 ? 7§ 2. 2 過采樣與噪聲整形 ? 8§ 2. 2. 1 過采樣 ? 8§ 2. 2. 2 噪聲整形 ?

2、 9§ 2. 3 高階 Si gm a- D el t a 調(diào)制器 ? 11§ 2. 3. 1 高階 Si gm a-D el t a 調(diào)制器的信噪比? 11§ 2. 3. 2 高階 Si gm a-D el t a 調(diào)制器的穩(wěn)定性 ? 13§ 2. 4 常用 Si gm a-D el t a 調(diào)制器結(jié)構(gòu)? 14§ 2. 4. 1 單級高階 Si gm a-D el t a 調(diào)制器 ?

3、 14§ 2. 4. 1.1 反饋型 Si gm a-D el t a 調(diào)制器結(jié)構(gòu) ? 14§ 2. 4. 1. 2 前饋型 Si gm a- D el ta 調(diào)制器結(jié)構(gòu) ? 15§ 2. 4. 1. 3 比較反饋型與前饋型 Si gm a-D el t a 調(diào)制器 ? 16§ 2. 4. 1. 4 本地反饋回路 ? 17§ 2. 4. 2 多位量化的 Si gm a-D el t a

4、調(diào)制器 ? 19§ 2. 4. 3 多級級聯(lián) Si gm a-D el t a 調(diào)制器( M A SH )? 19§ 2. 4. 4 連續(xù)時(shí)間型與離散時(shí)間型 Si gm a- D el t a 調(diào)制器 ? 2 1§ 2. 5 本章小結(jié) ? 22第三章 高階 Si gm a- D el t a 調(diào)制器的系統(tǒng)建模 ? 23§ 3. 1Si gm a-D el t a 調(diào)制器的性能指標(biāo) ? 23

5、67; 3. 2 沖激響應(yīng)不變 ? 23§ 3. 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及比例系數(shù)的確定? 25§ 3. 4 建模仿真結(jié)果 ? 28§ 3. 5 本章小結(jié) ? 29第 四章 調(diào)制器 電路 非理想性 的分析 ? 30§ 4. 1 連續(xù)時(shí)間型積分器的非理想性? 30摘 要近年來 ， 隨著半導(dǎo)體行業(yè)的迅速發(fā)展， Si gm a- D el t a 模數(shù)轉(zhuǎn)換器受到越來越 多的關(guān)注 ，這主要是因?yàn)?Si gm a-D

6、 el ta 模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有高精度 、低功耗、高集成度等優(yōu)點(diǎn)。在通訊領(lǐng)域，尤其在無線應(yīng)用方面 ，Si gm a- D el t a 模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)揮著不可 替代 的重 要 作 用 。隨著 諸 如 亍機(jī) 等 無 線 通 信 設(shè) 備 的普 及 ，無 線通 信速 度 的提 升也勢在必行 ，因此也提高了對 Si gm a-D el t a 模數(shù)轉(zhuǎn)換器帶寬的要求 。以往很多帶寬為 M H z 的 Si gm a-D el t a 模數(shù)轉(zhuǎn)換器是離散時(shí)

7、間型的，這主要是 由于其成熟 的系統(tǒng)架構(gòu)以及設(shè)計(jì)方法和 設(shè)計(jì)工具等。而與離散時(shí)間型 Si gm a-D el t a 模數(shù)轉(zhuǎn)換器相 比，連續(xù)吋間型 Si gm a-D el t a 模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有天然抗混疊和低功耗的特性。這些特 點(diǎn)使得連續(xù)時(shí)間型 Si gm a-D el ta 模數(shù)轉(zhuǎn)換器在寬帶應(yīng)用方而有著離散時(shí)間型Si gm a- D el t a 模數(shù)轉(zhuǎn)換器所無法比擬的優(yōu)勢 。 另外， 連續(xù)時(shí)間型 Si gm a-D el t a

8、模數(shù)轉(zhuǎn) 換 器 的低 功 耗特 性還 大 大 延 長 了 電池 的使 用 周 期和 壽 命 ， 這 對 使 用 電池 供 電 的無 線 設(shè) 備來 說 是 非 常重 要 的 。本論文設(shè)計(jì)的是一個(gè)用 丁 ? 無線接收器的連續(xù)時(shí)間型 Si gm a-D el ta 調(diào)制器，其信 號 帶 寬 為 10M H z ，系統(tǒng) 時(shí)鐘頻 率 為 640M H z ，因而 過采樣 率 為 32 。 在對各 種調(diào)制 器 結(jié)構(gòu) 進(jìn) 行 分 析后 ，最 終選 擇

9、 了單 級 三 階 反饋 型 結(jié)構(gòu) 結(jié) 合 一 位 量 化 器來 實(shí)現(xiàn) 。為了縮短設(shè)計(jì)所需的時(shí)間， 使用了M at l ab 對該連續(xù)時(shí)間型 Si gm a-D el t a 調(diào)制器進(jìn) 行系統(tǒng)建模。 經(jīng)過仿真優(yōu)化后， 得到調(diào)制器系統(tǒng)的信噪比(SN D R )為 70. 28dB 。為 了確 保 實(shí) 際 電路 模塊 不 會對 調(diào) 制 器 性 能 產(chǎn) 生較 大 的影 響 ， 利 用增 加傳 遞 函數(shù) 模塊 、疊 加 A 噪 聲信 號等 方法

10、 對運(yùn) 放 、量 化 器 、反饋 D A C 等 屯路 模 塊 的 非 理想 性進(jìn) 行 了建模驗(yàn)證 ，并 由此獲得 電路 模塊 的各 項(xiàng) 參數(shù) ，以指導(dǎo)具 體 的 電路 設(shè)計(jì) 。在電路 級 實(shí)現(xiàn) 調(diào)制器 的過程 中 ， 參 照 非理 想性 分析所得到 的各 項(xiàng) 電路 參 數(shù) ，并考 慮功 耗 等 指 標(biāo) 以及 實(shí) 際所 耑注 意 的一 些 問題 ，選 擇 了合 適 的 電路 結(jié) 構(gòu) 來 實(shí)現(xiàn) 積 分器 、量 化 器 、反饋 D A C

11、等 模 塊 ，然 后對 整 個(gè) 電路 中最 主要 的 噪聲 來源 作 了相 應(yīng)的理 論 分析 。在 完 成各 電路 模 塊 的設(shè)計(jì) 后 ，對 整個(gè) 調(diào)制 器 電路 進(jìn) 行 了仿 真 ，得 到了所設(shè)計(jì)的連續(xù)時(shí)間型 Si gm a-D el t a 調(diào)制器 的信噪比(SN D R )為 66. 05dB ，此結(jié)果與 M atl ab 下 的仿 真 基 本 一 致 。 另 外 ， 調(diào) 制 器 在 所 有 的工 藝 角 下 信 噪 比+ 低 丁