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一种高速连续时间Sigma-Delta模数转换器的设计

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简介:
本文介绍了一种新型高速连续时间Sigma-Delta模数转换器的设计方法,旨在提高信号处理速度与精度。通过优化架构和电路设计,实现了高性能模拟信号到数字信号的高效转换。 在TSMC O.18 μm CMOS工艺下设计了一款宽带宽、低功耗的连续时间Sigma-Delta ADC调制器。该调制器适用于无线通信、视频、医疗和工业成像等领域,采用三阶RC积分环路滤波结构以提高精度。为解决环路延时影响系统稳定性的问题,在环路中引入半个采样周期的延时,从而提升调制器性能;同时使用非回零DAC结构减少对时钟抖动的敏感度。通过优化设计和采用非回零DAC结构,使得该Sigma-Delta ADC具有较强的抗时钟抖动能力。此ADC带宽可达5 MHz,并且在10位分辨率下信噪比为63.6 dB,在1.8 V电压条件下功耗仅为32 mW。

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客服
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  • Sigma-Delta
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    本文介绍了一种新型高速连续时间Sigma-Delta模数转换器的设计方法,旨在提高信号处理速度与精度。通过优化架构和电路设计,实现了高性能模拟信号到数字信号的高效转换。 在TSMC O.18 μm CMOS工艺下设计了一款宽带宽、低功耗的连续时间Sigma-Delta ADC调制器。该调制器适用于无线通信、视频、医疗和工业成像等领域,采用三阶RC积分环路滤波结构以提高精度。为解决环路延时影响系统稳定性的问题,在环路中引入半个采样周期的延时,从而提升调制器性能;同时使用非回零DAC结构减少对时钟抖动的敏感度。通过优化设计和采用非回零DAC结构,使得该Sigma-Delta ADC具有较强的抗时钟抖动能力。此ADC带宽可达5 MHz,并且在10位分辨率下信噪比为63.6 dB,在1.8 V电压条件下功耗仅为32 mW。
  • 2-1MASH多路Sigma-Delta
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    本项目致力于研发一种创新性的2-1MASH结构多路Sigma-Delta调制器,旨在提高信号处理中的噪声抑制性能与动态范围,适用于高精度数据采集系统。 本段落介绍了一种采用全差分结构设计的量化器位数为3位级联结构调制器,并使用0.35 μm工艺实现。通过应用数据权重平均算法,有效降低了多位DAC对元件匹配性的要求。该系统在处理7.8125 kHz基带信号时,在500kHz的时钟速率下实现了高达87 dB的信噪比。结合抽取滤波器及校准算法的应用,输出结果无噪声分辨率达到了14.16位,并且模拟部分无需进行任何修调操作。 整体电路通过ADMS进行了混合仿真验证,并在3.3 V单电源供电条件下工作电流小于600 μA。
  • 基于增量Sigma-Delta与实现
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    本研究聚焦于开发一种高效的Sigma-Delta模数转换器(ADC),采用增量调制技术优化信号处理过程,提高转换精度和速度。 Sigma-Delta模数转换器(Sigma-Delta ADC)在众多类型的ADC中独树一帜,通过采用过采样、噪声整形及数字滤波技术,在降低对模拟电路设计要求的同时实现了高精度与低功耗的特性,这是其他类型ADC难以企及的优势。然而,尽管具备这些优点,Sigma-Delta ADC也存在一个显著缺点:即在追求高速性能方面较为困难。因此,未来的Sigma-Delta ADC需要克服这一挑战以同时实现高速、高精度和低功耗。 本段落主要探讨了Sigma-Delta ADC的系统设计中调制器部分的研究,并利用Matlab软件进行建模与仿真分析,总结出了一套完整的设计流程。基于过采样率、精度及动态性能的需求,文章得出了调制器所需的阶数以及前馈因子、反馈因子和积分器增益等参数。通过使用Matlab进行模拟预测,可以预估实际调制器的预期表现。 特别地,本段落还讨论了增量型Sigma-Delta ADC的发展背景及其在温度直流信号测量中的应用特点,并从原理入手深入分析了该类型ADC系统建模中调制器的设计方法。
  • 有关3阶Delta-Sigma ADCMatlab仿真代码
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    本简介提供了一个关于三阶连续时间Delta-Sigma模数转换器(ADC)的MATLAB仿真程序。该代码详细地模拟了电路的工作原理,为深入理解其性能提供了有力工具。 该工具可以运行全部功能,包括时序仿真、频域分析和功率谱等。
  • Delta-Sigma - 理论、与仿真
    优质
    本书深入探讨了Delta-Sigma数据转换器的理论基础、设计方法及仿真技术,是理解和掌握这一关键技术领域的权威参考。 一本关于SIGMA DELTA ADC/DAC开发的经典书籍。
  • Delta Sigma原理详解
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    《Delta Sigma数模转换原理详解》是一本深入解析Delta Sigma调制技术在数模转换中应用的专业书籍,内容涵盖了该技术的基本理论、工作原理以及实际案例分析。适合电子工程领域的研究人员和从业人员阅读参考。 一篇非常详细的介绍Delta-Sigma DAC转换原理的文章为从事数字信号处理的朋友提供了宝贵的参考资源。文章深入浅出地讲解了Delta-Sigma调制器的工作机制及其在数模转换中的应用,特别适合希望深入了解这一领域的专业人士阅读学习。通过系统化的理论分析和实例说明,该文帮助读者更好地理解如何优化设计以实现高精度的模拟信号输出,并探讨了这种技术在现代音频处理、通信和其他工程领域的重要作用。
  • SIMULINK Sigma-Delta工具箱:多Sigma-Delta ADC与仿真-MATLAB开发
    优质
    本项目基于MATLAB SIMULINK环境,提供了一套用于Sigma-Delta模数转换器(ADC)的模型设计和仿真的工具箱。该工具箱支持多种类型的Sigma-Delta架构,并且能够进行详细的性能分析和优化。通过图形化界面,用户可以方便地搭建复杂系统并快速获得仿真结果,适用于科研及工程开发人员对高精度数据采集系统的深入研究与应用。 ΣΔ 工具箱模拟包括以下内容: - 十种不同的架构:第一订单、二阶、二阶 Boser-Wooley 架构、二阶席尔瓦-斯滕斯加德架构、二阶错误反馈架构,以及三阶 CIFF 与 CRFF 结构;还包括三种形式的混合三阶结构:CIFB 和 CRFB。 - 支持单比特和多比特实现每个架构; - 提供离散时间和连续时间调制器选项; - 可以使用多种信号类型作为输入,包括正弦波、啁啾信号及音频信号等。 该软件由伯明翰城市大学的 DMT 实验室与 Yonghao Wang 合作开发。
  • 性能3阶Delta-Sigma调制
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    本项目致力于设计一款高性能的三阶Delta-Sigma调制器,通过优化架构与参数配置以实现低噪声、高分辨率及卓越线性度,广泛应用于音频和通信系统中。 本段落设计了一种应用于模数转换器(ADC)中的三阶八级量化delta-sigma调制器(DSM)。该调制器的过采样率为128,信号带宽为32.8kHz,分辨率达到了16位。在噪声传输函数(NTF)的设计过程中采用了前馈方式实现极点,并通过局部反馈来实现零点,从而优化了输出信噪比并提高了动态范围(DR),降低了量化噪声。该DSM的峰值信噪比可以达到超过145dB。文章最后提供了此DSM的MATLAB仿真模型及结果,在此基础上编写了电路模块的Verilog程序,并进行了行为级建模。
  • 性能3阶Delta-Sigma调制
    优质
    本项目专注于高性能3阶Delta-Sigma调制器的设计与优化,旨在提升其在音频处理和数据转换领域的性能表现。通过创新架构及电路技术的应用,力求突破现有技术瓶颈,为电子设备提供卓越的信号处理解决方案。 模数转换器(ADC)在信号处理领域扮演着至关重要的角色,在数字音频、数字电视、图像编码及频率合成等多个应用领域,都需要大量的数据转换设备。随着超大规模集成电路尺寸的缩小以及偏压水平的降低,模拟器件的精度和动态范围也随之下降,这对实现高分辨率ADC构成了挑战。相比之下,多比特高阶Delta-sigma ADC由于无需采用采样保持电路,并且能够通过较小的电路规模来达到较高的分辨率,在实际应用中得到了广泛的认可。这种类型的ADC结合了过采样技术和噪声整形技术,有效地提高了转换性能和精度。
  • Delta Sigma工具箱:用于与仿真Delta-Sigma调制-MATLAB开发
    优质
    Delta Sigma工具箱是基于MATLAB开发的一款专业软件包,专为设计和仿真Delta-Sigma调制器而设,适用于科研人员及工程师进行高精度信号处理研究。 Delta-Sigma 工具箱包含近 100 个功能模块,支持 NTF 合成、调制器模拟(基于 NTF 或结构)、实现、动态范围缩放以及 SNR 估计等功能。该工具箱配有详细的文档 DSToolbox.pdf 手册进行说明。对于更多关于工具箱和 Delta-Sigma 调制器的信息,可以考虑购买 Pavan、Schreier 和 Temes 合著的《了解 Delta-Sigma 数据转换器,第二版》(ISBN 978-1-119-25827-8)。