音頻ADC中Σ-Δ調制器的研究與設計.pdf

1、聲音是人與人之間傳遞信息的重要媒介,目前人們對電子產(chǎn)品的聲音質量要求越來越高,要有好的音質,高分辨率的模數(shù)轉換器是必不可少的。結合了過采樣和噪聲整形技術的Σ-Δ模數(shù)轉換器處理的信號頻率不高,但可以達到很高的分辨精度,很適合應用于音頻信號轉換。此類模數(shù)轉換器對于對工藝非理想因素不敏感,對元件的失配有著很好的容忍度,非常符合當今主流的VLSI技術。
　　本論文對Σ-Δ模數(shù)轉換器進行了深入的原理分析,在此基礎上設計了一款適用于音頻領域有

2、效精度為16比特的三階單環(huán)Σ-Δ調制器。調制器采用1.8V低電源電壓供電,通過選擇合理的拓撲結構和優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù),使得電路在低電壓條件下仍取得良好的性能。論文討論了過采樣和噪聲整形技術,分析了低通Σ-Δ調制器的各種結構的特性。利用Matlab中的SDtoolbox工具箱對調制器進行行為級仿真和FFT分析,確定調制器的拓撲結構,并研究了電路中非理想效應對調制器性能的影響,然后加入噪聲模型進行進一步仿真,最終確定各單元電路的設計指標。在此基礎

3、上對此Σ-Δ調制器進行了晶體管級電路設計,包括跨導運算放大器、一位量化器、時鐘產(chǎn)生電路、一位反饋DAC等,并通過Spectre對各電路進行了仿真驗證,最后進行了電路版圖的設計。
　　本文設計的三階單環(huán)內插式Σ-Δ調制器采樣SMIC1P6M0.18um CMOS混合信號工藝,工作在1.8V的電源電壓下,采樣時鐘頻率為6.4MHz,過采樣率為128,輸入信號范圍為0-25kHz。在考慮非理想因素的條件下,信噪比為103.4dB,滿足1