音頻ADC中Σ-Δ調(diào)制器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、聲音是人與人之間傳遞信息的重要媒介,目前人們對(duì)電子產(chǎn)品的聲音質(zhì)量要求越來(lái)越高,要有好的音質(zhì),高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是必不可少的。結(jié)合了過采樣和噪聲整形技術(shù)的Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理的信號(hào)頻率不高,但可以達(dá)到很高的分辨精度,很適合應(yīng)用于音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換。此類模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)于對(duì)工藝非理想因素不敏感,對(duì)元件的失配有著很好的容忍度,非常符合當(dāng)今主流的VLSI技術(shù)。
　　本論文對(duì)Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了深入的原理分析,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款適用于音頻領(lǐng)域有

2、效精度為16比特的三階單環(huán)Σ-Δ調(diào)制器。調(diào)制器采用1.8V低電源電壓供電,通過選擇合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(shù),分析了低通Σ-Δ調(diào)制器的各種結(jié)構(gòu)的特性。利用Matlab中的SDtoolbox工具箱對(duì)調(diào)制器進(jìn)行行為級(jí)仿真和FFT分析,確定調(diào)制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并研究了電路中非理想效應(yīng)對(duì)調(diào)制器性能的影響,然后加入噪聲模型進(jìn)行進(jìn)一步仿真,最終確定各單元電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)

3、上對(duì)此Σ-Δ調(diào)制器進(jìn)行了晶體管級(jí)電路設(shè)計(jì),包括跨導(dǎo)運(yùn)算放大器、一位量化器、時(shí)鐘產(chǎn)生電路、一位反饋DAC等,并通過Spectre對(duì)各電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,最后進(jìn)行了電路版圖的設(shè)計(jì)。
　　本文設(shè)計(jì)的三階單環(huán)內(nèi)插式Σ-Δ調(diào)制器采樣SMIC1P6M0.18um CMOS混合信號(hào)工藝,工作在1.8V的電源電壓下,采樣時(shí)鐘頻率為6.4MHz,過采樣率為128,輸入信號(hào)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