Sigma-Delta調(diào)制器及其在混合信號系統(tǒng)中的應用與理論研究.pdf

1、隨著集成工藝的不斷提高、數(shù)字系統(tǒng)規(guī)模不斷的增大，各種功能強大的片上系統(tǒng)(System-On-Chip,SOC)不斷出現(xiàn)在人們的視野中，人們在對SOC處理性能上提出更高的要求時，也要求這種片上系統(tǒng)能直接處理模擬信號，即產(chǎn)生了混合信號片上系統(tǒng)(Mixed-Signal SOC.MSSOC)。 以CMOS數(shù)字工藝技術(shù)實現(xiàn)模擬集成電路是現(xiàn)代大規(guī)模SOC研究中的熱點和難點，結(jié)合過采樣技術(shù)和噪聲整形技術(shù)的sigma-Delta調(diào)制方法是解決

2、這種問題的一種有效手段。本文深入研究工作于過采樣的Sigma-Delta調(diào)制器的原理和設(shè)計方法、位流信號直接處理算法、混合信號片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和測試。提出了基于過采樣技術(shù)的Sigma-Delta調(diào)制器的混合片上系統(tǒng)，位流信號直接處理結(jié)構(gòu)和新的算法、A/D轉(zhuǎn)換器的測試結(jié)構(gòu)和算法理論。 論文創(chuàng)新點及主要研究成果概括如下： (1)深入研究和建立了開關(guān)電容電路的sigma-Delta調(diào)制器的Simulik行為級仿真模型。該模型在建

3、模過程中考慮了各種非理想因素的影響，建模方便，仿真精度比較高，仿真速度快，并且能進行時域噪聲仿真。 (2)研究了3種高性能的Sigma-Delta調(diào)制器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和方法、針對每種調(diào)制器電路實現(xiàn)的不足提出了相應的補償方法和措施。深入研究了高階Sigma-Delta調(diào)制器的變結(jié)構(gòu)分析理論和穩(wěn)定性的條件，提出了離散變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)成為sigma-Delta調(diào)制器的條件和穩(wěn)定性的驗證理論。 (3)采用0.18urn工藝實現(xiàn)了一個16位

4、的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器，完成了電路設(shè)計、電路結(jié)構(gòu)選擇和版圖設(shè)計，芯片的測試。 (4)深入研究了位流信號直接處理的算法、結(jié)構(gòu)和電路實現(xiàn)。提出了一種新的位流加法器、乘法器和由它們組成的基本電路模塊及其應用。 (5)闡述了表征ADC的性能參數(shù)和常用的測試方法。提出了基于FFT的譜分析和ADC模型估計的測試方法，實現(xiàn)利用低精度信號源測試高精度的A/D轉(zhuǎn)換器的理論。提出了一種內(nèi)自測試結(jié)構(gòu)的MSSOC電路，深入研究了