16位音頻sigma-delta A-D轉換器關鍵設計技術研究.pdf

1、Sigma-delta A/D轉換器采用過采樣噪聲整形技術實現(xiàn)高精度模數(shù)轉換，和傳統(tǒng)的Nyquist A/D轉換器相比，避免了對模擬電路性能指標和元器件匹配精度的較高要求，并可充分利用現(xiàn)代VLSI的高速、高集成度、低成本的優(yōu)點，已成為音頻模數(shù)轉換的主要技術。而且隨著我國多媒體SOC芯片的迅速發(fā)展，也迫切需要自主研發(fā)基于CMOS工藝實現(xiàn)的低功耗、低成本、高精度的音頻A/D轉換器。
　　 在Richard Schreier的Matl

2、ab sigma-delta調制器設計工具包的基礎上，論文提出了一種新的高階sigma-delta調制器top-down設計方法，并給出了詳細的設計步驟。通過這種方法，可以確定在最大輸入范圍下的穩(wěn)定調制器的噪聲傳遞函數(shù)。首先根據(jù)這種設計方法對不同過采樣率、不同階數(shù)和不同量化器位數(shù)組合下調制器的傳遞函數(shù)進行設計，然后結合環(huán)路濾波器模型，設計所需要的調制器。
　　 論文還建立了幾種通用環(huán)路濾波器模型，對幾種通用環(huán)路濾波器(CIRB、

3、CIFF、CRFB、CRFF)進行了比較分析。還建立了調制器仿真模型，并對調制器的穩(wěn)定性進行了理論分析，然后給出了幾個經(jīng)驗設計準則。
　　 根據(jù)本論文提出的top-down設計方法，設計了一種16位、128過采樣率的低通調制器系統(tǒng)，并通過了MATLAB仿真。為了滿足在行為級對sigma-delta調制器完整的仿真需要，本論文還構造了在SIMULINK環(huán)境下sigma-delta調制器的非理想因素與噪聲模型，包括：采樣時鐘抖動、采

4、樣開關熱噪聲(KT/C噪聲)、運放熱噪聲、運算放大器的有限增益、有限帶寬、壓擺率及飽和電壓等。在給出噪聲模型具體實現(xiàn)的基礎上，設計出本設計的三階sigma-delta調制器模型，通過了仿真，驗證了噪聲模型的正確性。
　　 最后，論文根據(jù)前面設計的16位、128過采樣率的低通調制器系統(tǒng)，對其進行電路級設計。并根據(jù)系統(tǒng)要求，推算出電路級參數(shù)，得到電路模塊設計規(guī)格。電路級采用開關電容電路實現(xiàn)，基于SMIC的0.25um CMOS標準工