16位音頻sigma-delta A-D轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、Sigma-delta A/D轉(zhuǎn)換器采用過采樣噪聲整形技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換，和傳統(tǒng)的Nyquist A/D轉(zhuǎn)換器相比，避免了對(duì)模擬電路性能指標(biāo)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(diǎn)，已成為音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換的主要技術(shù)。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(shí)現(xiàn)的低功耗、低成本、高精度的音頻A/D轉(zhuǎn)換器。
　　 在Richard Schreier的Matl

2、ab sigma-delta調(diào)制器設(shè)計(jì)工具包的基礎(chǔ)上，論文提出了一種新的高階sigma-delta調(diào)制器top-down設(shè)計(jì)方法，并給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)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(diào)制器的噪聲傳遞函數(shù)。首先根據(jù)這種設(shè)計(jì)方法對(duì)不同過采樣率、不同階數(shù)和不同量化器位數(shù)組合下調(diào)制器的傳遞函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后結(jié)合環(huán)路濾波器模型，設(shè)計(jì)所需要的調(diào)制器。
　　 論文還建立了幾種通用環(huán)路濾波器模型，對(duì)幾種通用環(huán)路濾波器(CIRB、

3、CIFF、CRFB、CRFF)進(jìn)行了比較分析。還建立了調(diào)制器仿真模型，并對(duì)調(diào)制器的穩(wěn)定性進(jìn)行了理論分析，然后給出了幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
　　 根據(jù)本論文提出的top-down設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了一種16位、128過采樣率的低通調(diào)制器系統(tǒng)，并通過了MATLAB仿真。為了滿足在行為級(jí)對(duì)sigma-delta調(diào)制器完整的仿真需要，本論文還構(gòu)造了在SIMULINK環(huán)境下sigma-delta調(diào)制器的非理想因素與噪聲模型，包括：采樣時(shí)鐘抖動(dòng)、采

4、樣開關(guān)熱噪聲(KT/C噪聲)、運(yùn)放熱噪聲、運(yùn)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(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出本設(shè)計(jì)的三階sigma-delta調(diào)制器模型，通過了仿真，驗(yàn)證了噪聲模型的正確性。
　　 最后，論文根據(jù)前面設(shè)計(jì)的16位、128過采樣率的低通調(diào)制器系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行電路級(jí)設(shè)計(jì)。并根據(jù)系統(tǒng)要求，推算出電路級(jí)參數(shù)，得到電路模塊設(shè)計(jì)規(guī)格。電路級(jí)采用開關(guān)電容電路實(shí)現(xiàn)，基于SMIC的0.25um CMOS標(biāo)準(zhǔn)工