一种16位音频SigmaDelta模数转换器的研究与设计
sigemaadc原理
sigemaadc原理sigma-delta广播，也称为sigma-delta调制，是一种数字信号处理技术，用于将模拟信号转换为数字信号。
它的目标是以尽可能低的成本和复杂度来实现高度精确的模拟到数字（ADC）和数字到模拟（DAC）转换。
下面我将详细介绍sigma-delta广播的原理和工作方式。
1.概述sigma-delta广播是一种过采样技术，其原理是通过将模拟信号与高频的数字信号混合，然后通过数字滤波器进行滤波和解调，最后得到所需的数字表示。
这种技术是一种折衷方案，它通过牺牲频率范围来获得更高的分辨率。
2.工作原理sigma-delta广播的基本理念是将输入信号通过一个差分器与一个参考电平相减，然后将结果通过一个累加器进行积分。
累加器的输出经过一个比较器与一个比较电平进行比较，产生一个数字输出。
这个数字输出表示模拟信号相对于参考电平的增减情况。
3.模拟和数字滤波为了产生高精度的数字表示，sigma-delta广播使用了两个滤波器。
第一个是模拟滤波器，它通过降低输入信号的带宽来抑制高频噪声。
第二个是数字滤波器，它对经过模数转换器的输出进行滤波和解调。
这些滤波器可以是软件实现的数字滤波器或硬件电路中的滤波器。
4.高阶和多级结构为了提高精度，sigma-delta广播通常使用高阶（即具有多级或多个级联的一阶差分器）结构。
高阶结构可以通过增加积分器的数量来提高信噪比。
此外，多级结构还可以通过级联多个模数转换器来提高分辨率。
5.量化误差和噪声振幅在sigma-delta广播中，量化误差是由于数字转换器本身的有限精度引起的。
为了减小量化误差的影响，通常需要使用更高的比特数来表示数字输出。
另一个影响精度的因素是噪声振幅，即模拟信号中包含的噪声。
通过使用高阶结构、过采样和滤波器设计，可以有效地抑制量化误差和噪声振幅。
6.使用范围sigma-delta广播通常用于低频和中频信号的数字转换。
由于它的高精度和低成本，它在音频和视频编码、无线通信、传感器接口等领域得到广泛应用。
sigmadeltaadc的工作原理
sigmadeltaadc的工作原理Sigma-Delta ADC，全称为Sigma-Delta Analog-to-Digital Converter，是一种高精度的模数转换器。
它的工作原理基于Sigma-Delta调制技术，通过对输入信号进行高速采样和数字化处理，实现对模拟信号的准确量化和转换。
Sigma-Delta ADC的核心部件是一个差分运算放大器和一个数字滤波器。
首先，输入信号经过差分运算放大器进行放大，并与一个参考电压进行比较。
差分运算放大器会将输入信号转换为差分信号，并将其与参考电压进行比较，产生一个差分输出信号。
这个差分输出信号包含了输入信号与参考电压之间的差异。
接下来，差分输出信号经过一个积分器，将其进行积分运算。
积分器的作用是将输入信号中的高频成分滤除，只保留低频成分。
积分后的信号再经过一个比较器，将其与一个数字信号进行比较。
比较器会产生一个数字输出信号，表示差分输出信号与数字信号之间的差异。
然后，数字输出信号通过一个反馈回路送回到差分运算放大器的输入端，起到调节放大器增益的作用。
通过不断调节放大器增益，使得差分输出信号与数字信号之间的差异尽可能小。
这个反馈回路的作用类似于一个控制系统，通过自动调节放大器增益，使系统的稳定性和精度得到保证。
Sigma-Delta ADC的工作原理可以用一个简单的例子来说明。
假设我们要将一个模拟信号转换为一个8位的数字信号。
首先，输入信号经过差分运算放大器进行放大，并与一个参考电压进行比较。
差分运算放大器会将输入信号转换为差分信号，并将其与参考电压进行比较，产生一个差分输出信号。
如果差分输出信号大于参考电压，则比较器输出1；如果差分输出信号小于参考电压，则比较器输出0。
接下来，差分输出信号经过积分器进行积分运算。
积分器会将差分输出信号进行积分，得到一个积分后的信号。
然后，积分后的信号再经过比较器进行比较，产生一个数字输出信号。
如果积分后的信号大于数字信号，则比较器输出1；如果积分后的信号小于数字信号，则比较器输出0。
高性能sigmadelta调制器研究及实现
layout of modulator is designed in Virtuoso environment, and it is verified by Calibre.
When adding a sine wave with frequency of 20KHz and amplitude of 0.75V, the
图 1-2 ADC 的结构框图
Nyquist转换器指采样频率是信号频率两倍的转换器，其主要的特征是：采样速率 和转换速率相同。转换速率、分辨率和功耗是ADC中最为重要的性能指标，这三个指 标相互联系、相互制约，因此，很难用某一个指标来衡量ADC性能的好坏。有些文章 [3~4]提出了下述表达式：
FOM
Sigma Delta modulators and the design flow of high-performance modulators are firstly
provided, and then noise transfer function (NTF) of modulator is optimally designed,
application of mixed signal interfaces due to low sensitivity to analog component
imperfections and easy implementation in standard CMOS technologies.
In this thesis, the methodology of Top-Down design is adopted. Basic knowledge of
Noise transfer function
Macro-model
Sigma-DeltaADC讲稿
反馈系数用于控制比较器的输出电压的大小和 方向，从而控制模拟信号的调整程度。
噪声整形技术
噪声整形技术是sigma-delta ADC的关键技术之一，它通过将噪声从高频区域转移至低 频区域，从而提高ADC的信噪比和线性度。
Part
05
sigma-delta ADC的挑战与 未来发展
面临的挑战
噪声抑制
sigma-delta ADC在转换过程中 容易受到噪声干扰，如何有效抑 制噪声是亟待解决的问题。
动态范围
随着技术的发展，对sigma-delta ADC的动态范围要求也越来越高， 如何提高动态范围是当前面临的 重要挑战。
动态范围与信噪比
动态范围
动态范围是指ADC能够处理的信号的最大值与最小值之间的比值。动态范围越大，ADC能够处理的信号范围越宽。
信噪比
信噪比是指信号功率与噪声功率之间的比值。信噪比越高，ADC的抗干扰能力越强，输出的数字信号质量越好。
采样率与带宽
采样率
采样率是指ADC每秒钟采样的次数 。采样率越高，ADC能够捕捉到的 信号细节越多，但同时也会增加电路 复杂度和功耗。
它通常由比较器和计数器组成，比较器将模拟信 号与参考电压进行比较，产生一个二进制码，然 后计数器根据二进制码的长度进行计数，得到数 字输出。
量化器的非线性误差会影响ADC的线性度，因此 需要采取措施减小非线性误差。
数字滤波器
1
数字滤波器用于对sigma-delta ADC的输出进行 滤波，以减小噪声和消除量化误差。
功耗与性能平衡
在便携式设备中，功耗是一个关 键因素，如何在保证性能的同时 降低功耗是一个具有挑战性的问 题。
DeltaSigma模数转换器(ADC_DelSig)
DeltaSigma模数转换器（ADC_DelSig）简介DeltaSigma模数转换器，又称为ADC_DelSig（Analog-to-Digital Converter Delta-Sigma），是一种高精度的模数转换器。
它采用了DeltaSigma调制技术，通过高速采样和数字滤波来实现高分辨率和低噪声的模数转换。
工作原理DeltaSigma模数转换器的工作原理基于DeltaSigma调制技术。
其核心思想是将输入信号与一个高频的比较器相比较，并将比较器的输出结果经过滤波器处理后转换成数字信号。
具体来说，DeltaSigma模数转换器包括一个模数转换器和一个数字滤波器。
1.比较器：比较器将输入信号与参考电压进行比较，并输出一个高频PWM（脉宽调制）信号。
比较器的输出频率远高于所需的转换速率，通常在MHz级别。
2.数字滤波器：PWM信号经过数字滤波器，滤波器根据PWM信号的占空比来判断输入信号的大小。
滤波器输出的数字信号经过采样并进行数字编码，就得到了转换后的数字输出。
优点和应用DeltaSigma模数转换器具有很多优点，主要包括以下几个方面：1.高分辨率：DeltaSigma模数转换器具有非常高的分辨率，通常可以达到16位以上，甚至更高。
这使得它在需要高精度数据转换的应用中非常有用，如音频处理、医疗设备和测量仪器等。
2.低噪声：DeltaSigma模数转换器通过在输入端引入噪声抑制电路和高速数字滤波器，可以有效降低系统的噪声水平。
这使得它在对信号质量要求较高的应用中具有优势，如音频信号处理和高速数据采集等。
3.较低的成本：DeltaSigma模数转换器通常采用CMOS工艺制造，因此成本相对较低。
这使得它在大规模集成电路中应用广泛，并且具有较高的性价比。
DeltaSigma模数转换器广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：•音频信号处理：DeltaSigma模数转换器在音频设备中被广泛应用，如音频采样、音频编码和数字音频处理等。
高性能sigma-deltaADC的设计与研究
西安电子科技大学博士学位论文高性能sigma-delta ADC的设计与研究姓名：***申请学位级别：博士专业：微电子学与固体电子学指导教师：***20100401摘要i摘要高性能的模数转换器是当今微电子模拟领域研究的热点之一。
基于过采样技术和sigma-delta调制机制的模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)广泛使用在数字音频、综合业务数字网(Integrated Services Digital Network，ISDN)、数字电话等系统中。
这种高精度的模数转换器，通过采用过采样技术，增加调制器系统的信噪比，提高其实现的精度；通过使用sigma-delta噪声整形技术，降低了信号带内的量化噪声功率。
sigma-delta ADC由模拟调制器和数字抽取滤波器组成，而模拟调制器的噪声整形性能决定了整个转换器系统的精度。
本文首先对sigma-delta ADC的系统设计进行了深入的研究，采用MATLAB软件进行系统建模和仿真，并由此总结了一套完整的系统设计方法。
根据过采样率、精度和动态性能的要求，得出调制器所需的阶数以及前馈因子、反馈因子和积分器增益因子等参数。
然后再通过MATLAB系统仿真，预测出实际调制器可以达到的性能。
在模拟调制器的设计中，各种非理想因素会极大地影响模拟调制器的性能。
因此，对各种非理想因素进行系统的、量化的分析是必要的。
本文对各种非理想因素，如运放有限直流增益、有限带宽和摆率、输出摆幅限制、开关非线性，时钟抖动、采样电容kT/C噪声等都进行了量化分析，从而为随后的电路设计提供了设计依据。
sigma-delta ADC的结构主要分为单环(Single-Loop)结构和级联结构(Multi-stAge-noise-SHaping，MASH)两种，这两种结构具有各自的优缺点。
针对这两种结构，本文分别设计了一个高阶单环一位结构的sigma-delta ADC和一个级联多位(MASH24b-24b)结构的sigma-delta ADC。
高精度Sigma-Delta ADC 芯片设计研究
高精度Sigma-Delta ADC芯片设计研究刘庆一1 孙艳杰2 孙文海1 刘瑞华1 赵义强21.大唐半导体科技有限公司 山东省青岛市 2661002.齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科学院自动化研究所 山东省济南市 250014摘 要： S igma-Delta ADC利用过采样技术和噪声整形技术提升转换精度，高转换精度需要高过采样率，严重限制了电路的转换速度，本文针对高速高精度模数转换需求，提出基于高阶调制器结构、多比特量化和双采样技术的ADC结构，降低高精度转换所需的过采样率需求，提高电路的转换速度；结合带有前馈支路的单环调制器结构和多比特量化方式，大力缩减积分器输出摆幅，降低放大器设计难度和功耗，解决多级级联结构的稳定性差问题。
关键词：高精度模数转换器 Sigma-Delta调制器 5-bit SAR量化器1 引言近年来，随着传感器技术的发展，各类传感器广泛应用于工业及汽车电子产品等领域。
模数转换器（ADC）作为传感器信号数字化的重要电路单元，对其精度及速度要求较高[1,2]。
Sigma-Delta ADC利用过采样和噪声整形技术，可以提高信号的信噪比，提升转换精度[3,4]。
本文专注于高精度模数转换器芯片的设计，研究面向车规级传感器信号采集应用的16-bit高精度、低噪声微弱电信号采集和模数转换电路的架构设计技术，以及低噪声设计技术、失调消除技术、高性能信号缓冲器轨到轨输入级设计技术。
设计高精度、数据率可调Sigma-delta调制器，低通带纹波降采样滤波器设计技术，低噪声参考电压产生技术、电源和共模干扰抑制技术，实现高可靠高精度Sigma-Delta型模数转换器芯片。
2 总体方案总体架构如图1所示，由多位SigmaDelta调制器、重建滤波器、可编程抽取滤波器、FIR滤波器以及输入缓冲器、控制逻辑等构成。
片内集成基准电压驱动缓冲器以及用于输入信号缓冲、电平转换的差分放大器，形成高度集成的紧凑型数据采集器件，消除复杂模拟前端信号处理电路设计需求，简化ADC使用。
Sigma-DeltaADC讲稿
NTzF Y Ezz1z1
• 噪声传输函数表示一个离散时间微分器（高通滤 波器），这相当于引入了一个整形函数，量化噪 声的传输函数幅度为
|NfT | 2 F sif/ n fs
• 随着频率的降低，噪声传输函数的幅度也 逐步降低。经过噪声整形NTF(z)以后，在 信号带宽内的量化噪声功率和SNR为
OSR f s 2 fb
• 信号经过量化之后，y1(n)由H(f)滤波产生 了信号y2(n)，如图所示。
• 滤波器滤除了频率比fb大的量化噪声部分
Se(f)
-fs/2
0
fs/2
f
-fb fb -fb fb
• 频率低于信号带宽fb时，y2(n)输入信号的功率 不变，而量化噪声功率减小到
E S fs/2 2 Q fs/2 e
fs
Se(f)
-fs/2
0
fs/2
f
量化噪声功率谱密度
SNR的计算
Δ为量化误差 Vp是输入满幅正弦信号的幅度
奈奎斯特采样的局限
• ADC的精度完全由量化器精度决定。 • ADC需要很陡的前置抗混叠低通滤波器。
过采样技术
• 如果采样频率fs比信号频率fb大很多，称这 种情况为过采样，定义过采样率为：
Sigma-Delta ADC的特点
• 在深亚微米下器件各种寄生效应匹配性的 问题通常限制了A/D转换器的精度。
• 即使可以通过数字校正等方法得到改善， 但是会使设计复杂化。
• Sigma-Delta A/D转换器能够容忍模拟电路 的寄生效应，从而达到很高的精度，因此 得到了广泛的应用，例如数字音频领域。
噪声整形技术
• 通用噪声整形Sigma-Delta调制器和它的线 性模型如图所示：
低速高精度Sigma-Delta调制器的研究与设计
低速高精度Sigma-Delta调制器的研究与设计摘要：在科技的不断发展中，数字信号处理在现代电子系统中扮演着重要的角色。
而Sigma-Delta调制器作为一种常用的调制技术，其低速高精度的特点使其在音频设备、传感器等领域得到广泛应用。
本文将对低速高精度Sigma-Delta调制器的研究与设计进行探讨。
关键字：Sigma-Delta调制器；低速；高精度前言Sigma-Delta调制器是一种常用的数字信号处理器件，通过高速采样和数字滤波的方式实现高精度的信号处理与转换。
在低速高精度应用中，Sigma-Delta调制器具有独特的优势，被广泛应用于医疗、通讯等领域。
通过设计低速高精度Sigma-Delta调制器，满足硅微机械陀螺接口模块设计要求。
1 Sigma-Delta调制器的原理Sigma-Delta调制器的技术支持包括两种，一种是过采样技术，另一种是噪声整形技术。
使用过采样技术，模数转换器的信噪比得到较好的改善。
噪声整形技术是通过处理滤波，将频谱上面的噪声分布进行改变，把带内量化噪声分离至带外高频段处，以促进系统信噪比、精度的提升[1]。
Sigma-Delta调制器的核心是一个比较器和一个积分器。
通过不断地对输入信号进行采样和积分，实现了对信号的高精度还原。
该调制器通过负反馈的方式，不断调整输出信号，使其尽可能接近输入信号。
Sigma-Delta调制器的输出信号是一个高频脉冲串，该脉冲串的平均值与输入信号的幅值成正比。
通过低通滤波器对输出信号进行滤波，可以得到与输入信号几乎完全一致的模拟信号。
Sigma-Delta调制器的主要优点是高精度和低成本。
它可以实现高达24位的模数转换精度，并且在集成电路中可以实现。
此外，该调制器对于非线性和噪声具有较高的容忍度，能够有效地提高系统性能。
2低速高精度Sigma-Delta调制器的设计2.1设计原理Sigma-Delta调制器的设计原理主要包括两个关键步骤：过采样和数字滤波。
Sigma-Delta模数转换器中数字抽取滤波器的设计与ASIC实现的开题报告
Sigma-Delta模数转换器中数字抽取滤波器的设计与ASIC实现的开题报告一、选题背景随着现代通信和计算机技术的发展，模数转换器（ADC）的应用越来越广泛和重要。
Sigma-Delta模数转换器是一种常见的ADC，它可以在低位数、宽动态范围和高精度的应用中发挥优异的性能。
互补金属氧化物半导体（CMOS）技术广泛应用于集成电路（IC）的设计和制造中，ASIC实现在高性能和低功耗方面具有优势。
因此，设计和实现Sigma-Delta模数转换器中数字抽取滤波器的ASIC是一个非常有价值的课题，也是本文的选题背景。
二、研究目的和意义本项目的主要目的是研究Sigma-Delta模数转换器中数字抽取滤波器的设计和制造技术，并实现ASIC。
具体地，本课题研究了数字抽取滤波器的设计方法和实现过程，包括滤波器系数的计算、器件和电路设计、模拟仿真和ASIC实现等步骤。
该项研究对于拓展数字抽取滤波器的应用、提高数字信号处理技术的水平、推动Sigma-Delta模数转换器的发展等方面具有重要的意义和价值。
三、研究内容和关键技术本项目的研究内容主要包括：1. 数字抽取滤波器的设计方法和理论基础：了解数字抽取滤波器的基本原理，包括数字信号处理的基本概念和原理，数字滤波器的基础知识，数字抽取滤波器的设计流程等。
2. 数字抽取滤波器的器件和电路设计：研究数字抽取滤波器的具体器件和电路的设计方法和技术，包括模拟抽取级的设计、数字滤波器的结构和功能、数字滤波器的稳定性等。
3. 数字抽取滤波器的模拟仿真：使用电子设计自动化（EDA）仿真工具，对数字抽取滤波器进行仿真实验，验证滤波器参数是否符合设计要求，检测滤波器性能并优化滤波器。
4. ASIC实现：在德州仪器（TI）公司的CMOS工艺下，实现数字抽取滤波器的ASIC，包括电路的布局、布线和物理实现等。
本项目的关键技术包括：数字信号处理、数字滤波器的设计、仿真和验证技术，CMOS工艺的设计和制造技术等。
sigma delta dac 数字预失真
Sigma-delta DAC（数字模数转换器）是一种常用于数字音频系统中的重要器件，其原理和工作方式对于理解数字音频处理技术至关重要。
本文将从基本概念、原理和应用等方面对sigma-delta DAC进行介绍，希望能够为读者提供一些有益的信息和知识。
1. 基本概念Sigma-delta DAC是一种利用sigma-delta调制技术实现数字到模拟转换的器件，通常用于数字音频系统中，其主要作用是将数字信号转换为模拟信号，从而实现声音的输出。
相比传统的DAC，sigma-delta DAC具有更高的分辨率和更低的失真，因此在音质上有着更好的表现。
2. 原理Sigma-delta DAC的工作原理主要基于sigma-delta调制技术，其核心思想是通过高速采样和高阶过采样来实现信号的数字化和噪声的抑制。
具体来说，sigma-delta DAC首先对输入的数字信号进行高速采样，然后通过一个带有负反馈的积分器将其进行过采样，并且将过采样后的信号与输入信号进行比较，最后将比较结果转换为模拟信号输出。
这种工作原理能够有效地抑制量化噪声和失真，提高输出信号的质量。
3. 应用Sigma-delta DAC广泛应用于各种数字音频系统中，例如CD播放器、数字音频放大器、数字音频接口等。
由于其高分辨率和低失真的优势，sigma-delta DAC在音频领域有着重要的地位，能够为音频系统的性能和音质提供良好的支持。
sigma-delta DAC是一种重要的数字音频器件，其通过sigma-delta调制技术实现高质量的数字到模拟转换，具有较高的分辨率和较低的失真，应用广泛。
希望本文能够为读者提供一些有益的信息和知识，帮助大家更好地了解和理解这一领域的技术。
Sigma-delta DAC技术是一种在数字音频系统中广泛应用的数字到模拟转换技术。
在其应用中，有一些特定的优势和特点，例如高分辨率、低失真和广泛的应用领域等。
本文将进一步介绍sigma-delta DAC技术的优势和应用，并探讨其在数字音频系统中的未来发展趋势。
sigma-delta adc的量化过程
sigma-delta adc的量化过程Sigma-Delta ADC（Σ-Δ ADC）是一种常用的模数转换器，它通过采用过采样和噪声整形技术，实现了高精度的模拟信号数字化转换。
本文将介绍Sigma-Delta ADC的量化过程，以及其原理和应用。
让我们了解一下Σ-Δ ADC的基本原理。
Σ-Δ ADC可以看作是一个模拟滤波器和一个数字滤波器的级联，其中模拟滤波器用于滤除高频噪声，数字滤波器用于恢复被过采样信号中的模拟信号。
Σ-Δ ADC的核心思想是在过采样的基础上通过噪声整形技术将噪声推到高频区域，从而提高了系统的动态范围和分辨率。
在Σ-Δ ADC的量化过程中，首先将模拟信号通过一个比特数较高的模数转换器进行采样。
然后，通过一个积分器对模拟信号进行积分，并将积分结果与一个参考电平进行比较。
根据比较结果，Σ-Δ ADC会输出一个1或0的比特，表示模拟信号是否超过了参考电平。
为了更好地理解Σ-Δ ADC的量化过程，可以以一个简单的二进制Σ-Δ ADC为例进行说明。
假设该ADC的比特数为N，那么它将输出一个N位的二进制数。
在量化过程中，如果积分结果大于参考电平，则输出1，否则输出0。
通过这种方式，Σ-Δ ADC可以实现高精度的模拟信号转换。
在实际应用中，Σ-Δ ADC常常用于对低频信号的高精度采样，比如音频和传感器信号采集。
由于Σ-Δ ADC具有较高的动态范围和分辨率，能够抑制高频噪声和共模噪声，因此在音频处理和测量仪器等领域得到了广泛的应用。
除了以上的基本原理和应用外，Σ-Δ ADC还有一些进一步的发展和应用。
例如，Σ-Δ ADC可以通过多级嵌套的方式，实现更高的分辨率和更宽的动态范围。
此外，Σ-Δ ADC还可以结合数字滤波器，实现对不同频率的信号的处理和采样。
总结起来，Σ-Δ ADC是一种基于过采样和噪声整形技术的高精度模数转换器。
它的量化过程通过积分和比较实现，并通过输出二进制数来表示模拟信号的大小。
Sigma—Delta调制器系统级设计
１ ２
萋 ； 纂溅
遒 莲
可 以确定 环路 滤波器 传递 函数 ：
Ｃ ， 、
第 ３ ２ 卷 第 ３ 期
１
为 了实现 Ｓ Ｎ Ｒ达 到 １ ０ ０ ｄ Ｂ的设计 目标 ， 考虑
到实际电路许多非理想因素 ， 比如模拟部分不匹 配、 工 艺偏 差 、 系统噪声、 非理想工作 条件等 ， 因
１ ６位 ， 转换 速 率 Ｉ ． ２ ８ ＭＨ ｚ 的Ｄ ／ Ａ转换 器 。本设计 过程 可 以应 用于其 它设计指 标 的调制 器设计 。
关键词 ： Ｓ ｉ ｇ ｍ ａ — Ｄ ｅ ｌ ｔ ａ 调制器； 单比特；系统级设计 ； Ｓ Ｉ Ｍ Ｕ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ仿真
１ 引 言
随着集成 电路技术 的快速发展 ， 人们对数据 转换 和信 号 处 理 过 程 中 数／ 模（ Ｄ ／ Ａ） ， 模／ 数（ Ａ ／ Ｄ ） 转换器的精度要求也越来越高。相对于其它 类型的数模转换器 ， 基于过采样和噪声整形… 【 ２ 】 技术 的数模转换器不需要高精度和大规模的模拟 元 件就 能 达 到很 高 的转 换 精度 （ 大 于等 于 １ ６ 位） ， 被广泛应用于高质量音频信号处理 ， 高精度 测 量及 远距 离通信 等领 域 ， 成为 Ｄ Ａ Ｃ设计 的研究 热点。 在Ｓ ｉ ｇ ｍ ａ —Ｄ ｅ ｌ ｔ ａ型 数模 转换 器 中， Ｓ ｉ ｇ ｍ ａ—
—
行。采用多比特量化器 ， 系统的稳定性能得到较
好 的保 证 ， 缺点 是调 制器 中 Ｄ Ａ Ｃ的非线性 是 限制 调 制器性 能 的重要 因素 ， 需要 数字 校 正或者 动 态
匹配 电路 来 增 加 Ｄ Ａ Ｃ 的线 性 度 。Ｍ Ａ Ｓ Ｈ 结 构 是
delta-sigma adc原理
delta-sigma adc原理Delta-sigma模数转换器（ADC）是一种常用的转换器类型，用于将模拟信号转换为数字信号。
它使用了一种称为delta-sigma调制的技术，可以实现高分辨率和低成本的模数转换。
本文将介绍delta-sigma ADC的工作原理、架构和应用。
一、工作原理1. Delta-sigma调制Delta-sigma调制是一种用于将模拟信号转换为数字信号的技术。
它使用了一个比较器、一个积分器和一个数字滤波器。
比较器用于将模拟信号与一个参考信号进行比较，输出一个脉冲序列。
积分器用于对这个脉冲序列进行积分，得到一个累积量。
数字滤波器则用于对这个累积量进行滤波，以得到最终的数字输出。
2.噪声整形Delta-sigma调制的一个重要特性是噪声整形效应。
由于比较器的不理想性和积分器的存在，信号和噪声会被一起转换为脉冲序列，并紧接着被积分和滤波。
这样，高频噪声被转换成了低频噪声，这使得delta-sigma ADC对噪声更加敏感，可以实现较高的分辨率。
3.过采样Delta-sigma ADC通常会采用过采样的方式进行工作。
过采样是指在采样过程中使用比需要的采样率更高的采样率。
通过对信号进行多次采样，可以提高信号和噪声的比值，进而提高分辨率。
二、架构1.单级和多级Delta-sigma ADC可以分为单级和多级两种类型。
单级delta-sigma ADC一般只包含一个一阶delta-sigma调制器。
多级delta-sigma ADC则包含多个一阶或二阶delta-sigma调制器，并且通常会在不同的频率上进行采样。
多级delta-sigma ADC通常可以实现更高的分辨率和动态范围，但相应地，其复杂度也更高。
2.反馈结构Delta-sigma ADC的基本结构是一个带有反馈的调制器。
这个反馈回路通常以数字形式存在，用于校正系统中的非线性误差和偏移。
反馈结构可以使得delta-sigma ADC的性能更加稳定和准确。
用于Sigma-Delta调制器的低电压跨导运算放大器
用于Sigma-Delta调制器的低电压跨导运算放大器摘要：跨导运算放大器是模拟电路中的重要模块，其性能往往会决定整个系统的效果。
这里设计了一种适用于高阶单环Sigma-Delta调制器的全差分折叠式共源共栅跨导运算放大器。
该跨导运算放大器采用经典的折叠式共源共栅结构。
带有一个开关电容共模反馈电路。
运算放大器使用SIMC O．18μm CMOS混合信号工艺设计，使用Spectre对电路进行整体仿真，仿真结果表明，负载电容为5 pF时，该电路直流增益可达72 dB、单位增益带宽91．25MHz、相位裕度83．35°、压摆率35．1 V／μs、功耗仅为1．41 mW。
本设计采用1．8 V低电源电压供电，通过对电路参数的优化设计，使得电路在低电压条件下仍取得良好的性能，能满足sigma Delta调制器高精度的要求。
关键词：跨导运算放大器；折叠式共源共栅；COMS；sigma-Delta调制器 在小尺寸、高性能、便携的移动通讯和消费电子产品的需求飞速增长的带动下，sigma-Delta型模数转换器得到了更广泛的研究和使用。
Sigma-Delta模数转换器具有对电路匹配精度要求很低，精度高等特点，以跨导运算放大器OTA(Operational Ttansconoluctance Amp-lifier)为核心的调制器是Sigma-Delta模数转换器电路中的模拟电路部分。
其结构选择和电路参数设计都极大影响着整个模数转换器所达到的速度和精度。
这里提出了一种用于16位三阶单环CIFB型Sigma-Delta调制器的全差分折叠式共源共栅跨导运算放大器设计方案，其电路仿真结果显示，该设计性能指标达到该调制器所需要求。
1 电路性能要求及结构参量1．1 跨导运算放大器指标分析运放的有限增益会引起相位偏移，从而将造成噪声传输函数(NTF)的零点偏离正常位置。
三阶单环CIFB型Sigma-Delta调制器是用巴特沃兹三阶滤波器实现的，这种结构的优点是对系数不敏感，允许系数和零极点位置。
一个16位高性能音频Sigma-Delta调制器
Ａ １ — ｉ Ｈｉｈ Ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ Ａｕ ｉ ｇ ６—ｂｔ ｇ ｅ ｆ ｍａ ｃ ｄｏ Ｓｉｍａ— Ｄｅｔ ｄ ｌｔ ｒ ｏ — ｌ Ｍｏ ｕａ ｏ ａ
Ｇ Ｏ Ｘ ａ ｕ ＬＵ Ｈ ｉ ａ ｇＷＡ Ｇ Ｍｉｇ ｊ ｎ Ｕ ｉ ｏ—ｌ，Ｉ ａ —ｙｎ ， Ｎ ｎ — ｉ ｇ ａ
ｌｗ ｏ ｔａ ｄ ｈ ｇ ｅ ｏｍ ａ ｅ ｃ ｉ ． ｏ ｃ ｓ ｎ ｉｈ ｐ ｒ ｒ ｎｃ ｈ ｐ ｆ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｓ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｍａ—ｄ ｌ ｄ ｌ ｔｒ Ｏ ｅ ｓ ｍｐ ｉ ｇ Ｓ ｉ ｈ ｄ—ｃ ｐ ｃｔ ｒ Ｓ Ｒ ｅｔ ｍｏ ｕ ａｏ ； ｖ ｒａ ｌ ； ｗ ｔ ｅ ａ ｎ ｃ ａ ａｉ ；Ｎ ｏ
摘 要 ： 设计 了一个适 用于 音频信号 系统 的 ｓ ｍ ｄ ｌ ｉ ａ— ｅ ａ调制器 。针 对 ２ Ｋ ｚ的音频信 号， ｇ ｔ ４Ｈ 比
较 了各种调 制器结构 ， 选择 了二阶一位 的采样 型结构。ｓ ａ— ｅａ 制 器工 作在 １８ 电源 电压 ｉ ｍ ｇ ｄｈ 调 ．Ｖ 下 ， 用全差分 开关 电容 电路 ， 采 功耗 为 ６ ５ ｗ。仿 真结果显 示在 ２６倍 的过采 样 率 ，２２ ８ Ｈ ．ｍ ５ １．８ Ｍ ｚ的
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高精度sigma-delta ADC的研究与设计
高精度sigma-delta ADC的研究与设计高精度sigma-delta ADC的研究与设计摘要：随着现代通信技术的发展，对高精度的模拟-数字转换（ADC）器件的需求日益增加。
sigma-delta ADC作为一种高精度、高速的转换器，在各个领域得到了广泛的应用。
本文将对高精度sigma-delta ADC的研究与设计进行探讨。
首先，概述了sigma-delta ADC的基本原理，并深入剖析了其优缺点。
然后，详细介绍了sigma-delta ADC的设计流程，包括模拟前端设计、数字滤波器设计、数字后处理等方面。
最后，通过实际案例验证了设计的可行性和有效性。
本文旨在为高精度sigma-delta ADC的研究与设计提供参考，希望能够对相关领域的研究人员提供一定的帮助。
一、引言近年来，模拟-数字转换技术在通信、医疗、工业控制等领域得到了广泛的应用。
高精度的ADC器件是实现这些应用的关键。
sigma-delta ADC由于其高精度、高动态范围、低功耗等优点，成为了各领域广泛采用的ADC芯片。
本文将对高精度sigma-delta ADC进行研究与设计，以满足近年来对高精度ADC的需求。
二、sigma-delta ADC的基本原理sigma-delta ADC是一种基于过采样和噪声整形的ADC技术。
其基本原理是通过将输入信号过采样，并利用高阶模拟滤波器抑制高频噪声，将输入信号的动态范围转移到更低频率范围内，从而增加了ADC的分辨率。
sigma-delta ADC主要分为模拟前端和数字后端两个部分，通过这两个部分的协同工作，实现了高精度的模拟-数字转换。
三、sigma-delta ADC的优缺点1. 优点：（1）由于过采样和高阶滤波器的使用，sigma-delta ADC具有较高的分辨率和动态范围；（2）sigma-delta ADC可以利用硬件结构的优化和数字滤波器的后处理，实现较高的抗干扰能力；（3）sigma-delta ADC的功耗较低，适用于低功耗应用。
sigma delta ADC中低功耗调制与滤波电路的研究与设计
sigma delta ADC中低功耗调制与滤波电路的研究与设计sigma-delta（ΣΔ）ADC（模数转换器）是一种常用于低功耗应用中的模数转换技术。
它通过将高频信号转换为带宽较宽的高速序列数据，然后通过数字滤波器进行恢复，以实现较高的分辨率和较低的功耗。
本文将对sigma-delta ADC中的低功耗调制与滤波电路进行研究与设计。
首先，我们需要了解sigma-delta ADC的基本原理。
sigma-delta ADC通过采用较高的过采样率和低位宽的ADC实现较高的分辨率。
它采样输入信号，并与前一时刻的量化结果进行比较，产生一个误差信号。
然后，这个误差信号经过一个积分器进行累积，并通过一个比例增益器进行放大。
最后，放大后的信号通过一个高速开关电路产生一个高频带宽的序列数据。
为了实现低功耗调制，我们可以采用一些技术。
首先，我们可以通过减小比例增益器的增益来降低功耗。
较小的比例增益器可以减小设备的面积和功耗。
其次，我们可以选择低功耗的积分器。
使用节能的积分器可以降低整体功耗。
此外，比较器的功耗也需要考虑。
选择低功耗的比较器可以降低整个系统的功耗。
另一个关键的组成部分是数字滤波器。
数字滤波器用于对序列数据进行滤波和恢复。
为了实现低功耗的滤波器，我们可以采用一些技术。
首先，我们可以使用低功耗的滤波算法。
一些高效的数字滤波算法可以在保持较高滤波性能的同时降低功耗。
其次，我们可以考虑将滤波器的阶数降低到最小。
较低阶数的滤波器可以减小计算复杂度和功耗。
此外，我们可以通过选择合适的滤波器结构来降低功耗。
使用可调节的滤波器结构可以根据需求调整功耗和性能。
在进行实际的设计时，我们还需要考虑一些其他因素。
首先是信号的动态范围。
动态范围是指ADC能够输入的最大和最小信号幅度之间的差值。
为了实现较高的分辨率和较低的噪声，我们需要选择适当的动态范围。
其次是采样速率。
采样速率是指系统每秒对输入信号进行采样的次数。
较高的采样速率可以提高系统的灵敏度和分辨率，但也会增加功耗。
应用于sigma-delta adc的dwa算法的研究与实现
应用于sigma-delta adc的dwa算法的研究与实现Sigmadelta ADC（Sigma-Delta模数转换器）是一种高精度、高分辨率的模数转换技术，在音频处理、功率管理、高速数据接口等领域得到了广泛的应用。
其中，DWA算法（Dynamic Weighted Averaging）是Sigmadelta ADC中常用的一种算法，能够有效提高ADC的信噪比和动态范围。
DWA算法是通过动态调整数字滤波器的权重系数来实现的。
在Sigmadelta ADC的工作过程中，输入信号经过积分器、比较器以及数字滤波器等模块处理，最终输出一个数字序列。
数字滤波器的权重系数在这个过程中起着至关重要的作用。
通过调整权重系数，可以有效提高Sigmadelta ADC的信噪比和动态范围。
DWA算法通过根据输入信号的动态范围来动态调整数字滤波器的权重系数，从而达到优化的效果。
在实现中，DWA算法首先需要对输入信号的动态范围进行测量。
接着，根据动态范围的大小动态调整数字滤波器的权重系数。
比如，在输入信号动态范围较小的情况下，可以适当增大数字滤波器的高频增益，以提高信号的分辨率。
在输入信号动态范围较大的情况下，可以适当增大数字滤波器的低频增益，以提高信号的信噪比。
总的来说，DWA算法是一种灵活、高效的Sigmadelta ADC优化算法，在实际应用中具有广泛的应用前景。
为了实现DWA算法，需要对Sigmadelta ADC 的硬件设计和数字信号处理技术有深刻的理解和应用能力。