一种4阶Sigma-Delta调制器的研究与设计

论文题目: 一种4阶Sigma-Delta调制器的研究与设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 微电子学与固体电子学

作者: 刘正军

导师: 常昌远

关键词: 模拟集成电路,模数转换,调制器,开关电容电路

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在当今的DSP系统中,作为联系模拟世界与强大的数字领域的桥梁,ADC扮演了重要的角色。飞速发展的有线和无线通信系统促进了数据转换器的发展,这些转换器采用标准CMOS工艺实现,不仅Nyquist频率不断增加,而且系统对精度和线性度的要求也越来越高。在众多不同结构的ADC中,由于Sigma-Delta ADC很好地折衷了转换器的速度和精度,因此成为了用于通信系统中ADC的极佳选择。文章首先介绍了Sigma-Delta调制器的基本原理,重点分析了调制器对量化噪声的整形作用,得出利用高阶噪声整形技术,可以将调制器用于宽带宽、高精度的应用场合。然后讨论了级联Sigma-Delta调制器的系统设计,通过比较几种不同结构的调制器性能后,采用了2-1-1结构实现4阶调制器,接下来对调制器的非理想因素进行了分析和行为模拟,确定了主要电路模块的设计指标。在实现调制器电路时,设计了一个全差分增益提高Telescopic运算放大器,用于第一级积分器,并仔细设计了其它的电路单元。整个调制器电路为全差分开关电容电路结构,采用0.35μm N-Well CMOS工艺加以模拟,电源电压为3V,模拟结果表明当信号带宽为1MHz时,调制器的动态范围为89dB,峰值信噪比为87.3dB,功耗约为41mW。设计的调制器可以适于对ADC的速度和精度要求较高的通信领域。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章引言

1.1 研究背景

1.2 研究目标

1.3 论文组织与安排

第二章 Sigma-Delta调制器的基本理论

2.1 Nyquist ADC

2.2 过采样ADC

2.3 Sigma-Delta 调制器

2.4 高阶Sigma-Delta 调制器

2.5 离散时间与连续时间的比较

2.6 功耗分析

2.7 小结

第三章级连Sigma-Delta调制器的系统设计

3.1 级联Sigma-Delta 调制器

3.1.1 1-1-1 Sigma-Delta 调制器

3.1.2 2-1 Sigma-Delta调制器

3.1.3 2-1-1 Sigma-Delta 调制器

3.1.4 2-2 Sigma-Delta调制器

3.1.5 级联Sigma-Delta 调制器比较

3.2 非理想因素分析与行为模拟

3.2.1 运放的有限增益

3.2.2 运放的有限单位增益带宽、压摆率和输出摆幅

3.2.3 电路噪声

3.3 设计实例：2-1-1 Sigma-Delta 调制器

3.4 小结

第四章 Sigma-Delta调制器的电路实现

4.1 2-1-1 Sigma-Delta 调制器的电路结构

4.2 电路模块的设计

4.2.1 运放的设计

4.2.2 比较器的设计

4.2.3 时钟信号产生电路

4.2.4 开关电路

4.3 系统模拟

4.4 小结

第五章总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

附录A 增益因子失配和运放的有限增益对Sigma-Delta调制器信噪比的影响

附录B 全差分增益提高Telescopic运放的频率响应

参考文献

致谢

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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