Sigma-Delta ADC由基于過采樣技術的模擬調制器將A/D轉換過程中的量化噪聲整形,再由數字濾波器將噪聲濾除,從而實現高精度、高信噪比的A/D轉換。其中模擬調制器的結構決定了整個轉換器的精度及速度。連續(xù)時間帶通Sigma-Delta調制器由于其固有的抗混疊效果和帶通整形特性可以有效提高A/D轉換的精度并減小系統(tǒng)功耗,順應了近年來數字通訊、便攜式電子設備等領域低功耗高精度的發(fā)展趨勢,研究其設計方法在當今的數字信息時代具有重要意義。在對速度、功耗以及精度的綜合考量之下,本文設計了一種可應用于低中頻接收機中的3階1位連續(xù)時間復數帶通調制器。調制器整體由I、Q兩個正交通路交叉耦合而成,單路為單環(huán)前饋結構連續(xù)時間低通調制器,由全差分有源RC積分器、動態(tài)比較器、采樣開關以及電阻式FIR反饋DAC組成。本設計在SCR反饋DAC前引入了FIR濾波,在單位量化結構中得到近似于多位DAC的反饋波形,結合了單位量化結構的良好線性以及多位量化結構的低時鐘抖動敏感性。本文借助Delta-Sigma Toolboox得到相應的離散時間低通調制器的噪聲傳輸函數,采用脈沖響應不變變換實現DT-CT變換,得到連... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

帶有連續(xù)時間帶通調制器的低中頻接收機Fig.1.1Low-IFreceiverwithcontinuous-timebandpassmodulator

5第2章連續(xù)時間帶通Σ-Δ調制器基本原理本章將以離散時間低通Σ-Δ調制器為例，分析Σ-Δ調制器作為近似線性系統(tǒng)對信號和噪聲進行調制的工作機制，重點討論過采樣技術以及噪聲整形技術。研究連續(xù)時間調制器和離散時間調制器之間的差異、帶通調制器的種類及實現方式，并對復數帶通調制器的原理進行詳細分析。2.1Σ-Δ調制器基本原理ADC將模擬信號X(t)轉換為數字信號Y(n)的過程如圖2.1所示，該過程主要分為采樣和量化兩個步驟，首先間隔幾個信號周期對輸入信號進行采樣，將時間上連續(xù)的模擬量轉化為離散的數字量，再以一個閾值作為參考對輸入信號的幅值進行調制整取舍得到量化后的數字信號。而這一模數轉換過程會受到模擬電路非理想因素的干擾而產生誤差，這種量化期間產生的誤差被稱為量化噪聲，Σ-ΔADC便是一種能夠消除量化噪聲具有高信噪比的模數轉換器類型。圖2.1模數轉換過程Fig.2.1Analog-to-digitalconversionprocessΣ-ΔADC由一個Σ-Δ調制器和一個數字濾波器級聯(lián)而成，其中Σ-Δ調制器應用過采樣技術和噪聲整形技術將A/D轉換過程中的量化噪聲推向高頻，再由數字低通濾波器將高頻噪聲濾除，最后通過降采樣將信號頻率還原，由此來減小量化噪聲的影響得到較高的信噪比。Σ-Δ調制器基本結構如圖2.2所示，環(huán)路濾波器、量化器和反饋DAC組成了一個調制器環(huán)路。其中環(huán)路濾波器對輸入信號和反饋信號的差U(n)進行積分，在信號帶寬內以足夠大的增益將信號放大，積分后的信號V(n)送到量化器產生數字信號，再經由反饋DAC將輸出的數字量轉化為模擬量反饋回輸入端，形成一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)[14]。沈陽工業(yè)大學碩士學位論文

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文6圖2.2Σ-Δ調制器基本結構Fig.2.2Basicstructureofsigma-deltamodulator由于量化器存在非線性，其輸出數字量中混雜的量化噪聲會進入環(huán)路，使整個閉環(huán)系統(tǒng)也處于非線性狀態(tài)，而非線性系統(tǒng)不穩(wěn)定且無法控制。為了將調制器環(huán)路近似為線性系統(tǒng)，將量化噪聲假設為來自系統(tǒng)外的與輸入信號完全無關的白噪聲Q(n)，得到如圖2.3所示的Σ-Δ調制器線性模型，由于白噪聲的功率頻譜密度在頻譜上是一個常量，則Σ-Δ調制器系統(tǒng)可以近似等效為一個疊加了一個常量的線性系統(tǒng)[15-17]，此時Σ-Δ調制器中的信號和噪聲就可以通過線性計算來進行調制。2.3Σ-Δ調制器線性等效模型Fig.2.3Linearequivalentmodelofsigma-deltamodulator2.1.1過采樣技術根據采樣頻率劃分，采樣分為奈奎斯特（Nyquist）采樣和過采樣兩種。奈奎斯特采樣以兩倍的信號帶寬2fB為頻率采樣，過采樣的采樣頻率則遠遠大于奈奎斯特頻率，過采樣率（OverSamplingRatio，OSR）指過采樣頻率fs與奈奎斯特頻率的比值，表示如式（2.1）：BSff2OSR（2.1）設輸入信號的滿量程為F，量化器的最小步長為Δ。對于幅值在[-F/2,F/2]的輸入信號，奈奎斯特采樣調制器中的量化噪聲eq均勻分布在[-Δ/2,Δ/2]之間，調制器中的量化噪聲總功率EQ可以表示如式（2.2）：

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]低壓低功耗△∑調制器的研究與設計[D]. 呂立山.電子科技大學 2018

碩士論文
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[2]用于光纖陀螺儀的帶通Sigma-Delta調制器的研究與設計[D]. 呂鳳銘.電子科技大學 2015
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本文編號：3035488