基于無源濾波網(wǎng)絡(luò)的∑△調(diào)制器的研究.pdf

1、∑△調(diào)制器在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換中可以達(dá)到很高的精度，在數(shù)字化、信息化高速發(fā)展的今天，∑△調(diào)制器的電路實(shí)現(xiàn)成為集成電路設(shè)計(jì)的一個(gè)熱點(diǎn)問題。本文的研究目標(biāo)是在不提高功耗的基礎(chǔ)上，將∑△調(diào)制器的采樣時(shí)鐘頻率提高到GHz數(shù)量級(jí)，使其可處理信號(hào)帶寬大大拓寬。 本文首先介紹了使用ZA調(diào)制器產(chǎn)生單比特?cái)?shù)據(jù)流的原理。雖然ZA調(diào)制器只使用1bit量化器(比較器)，但是由于其采用了過采樣和噪聲整形的技術(shù)，使得其依然能達(dá)到比較高的精度。本文進(jìn)一步分析了一階

2、，二階以及高階的∑△調(diào)制器系統(tǒng)，雖然越高階數(shù)的系統(tǒng)的噪聲整形效果會(huì)越好，但是三階以上的系統(tǒng)存在不穩(wěn)定的問題。 目前世界上的∑△調(diào)制器的電路實(shí)現(xiàn)主要是基于有源積分器的結(jié)構(gòu)，包括離散時(shí)間和連續(xù)時(shí)間兩種，但是這種基于有源積分器的ZA調(diào)制器的性能會(huì)受到其使用的運(yùn)算放大器的非理想性的影響，不容易實(shí)現(xiàn)對(duì)寬帶信號(hào)的處理，一般其能處理的信號(hào)帶寬很難超過1MHZ。本文介紹了一種基于無源濾波網(wǎng)絡(luò)的寬帶ZA調(diào)制器的結(jié)構(gòu)，其通過無源元件組成的濾波網(wǎng)絡(luò)來

3、替代積分器的工作，擺脫了運(yùn)算放大器性能的制約，處理信號(hào)的帶寬相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大拓寬了。 本文介紹了這種基于無源濾波網(wǎng)絡(luò)的EA調(diào)制器的原理，通過對(duì)一階，二階和高階系統(tǒng)的詳細(xì)分析最終選定了二階系統(tǒng)進(jìn)行具體的電路設(shè)計(jì)，并給出了基于RLc和RC網(wǎng)絡(luò)兩種不同的電路結(jié)構(gòu)，分別給出了相應(yīng)的系統(tǒng)級(jí)分析和電路級(jí)別仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明，在1GHz采樣時(shí)鐘下，這種無源的調(diào)制器可以將輸入信號(hào)的帶寬擴(kuò)展至10MHz，兩種網(wǎng)絡(luò)的電路級(jí)的調(diào)制器動(dòng)態(tài)范圍分別

4、能達(dá)到44dB和45.5dB左右。電路版圖在TSMC 0.18um CMOS工藝上實(shí)現(xiàn)，當(dāng)電源電壓為1.8V時(shí)，兩塊芯片的功耗分別為27mw和23.4mw。相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)制器(采樣時(shí)鐘為100MHz左右，功耗一般在50mW以上)，性能已經(jīng)有了很大的提高。 在對(duì)芯片的測(cè)試過程中，除了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體的測(cè)試，還通過斷開反饋回路對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)電路模塊進(jìn)行了單獨(dú)的測(cè)試，其實(shí)際測(cè)試結(jié)果相比于電路仿真結(jié)果還有一定差距。本文對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)電路模