应用于∑-ΔADC调制器的高增益运算放大器

为了提高∑-Δ调制器中运算放大器(运放)的增益,提出了一种应用于∑-Δ调制器的高增益运放设计方案。所设计的运放使用增益提升型结构,主要包含两个辅助放大器和一个主放大器,这3个放大器皆为折叠共源共栅结构。采用在辅助放大器和主放大器的输出极点之间添加补偿电容的方法,以补偿总运放的频率特性,使其能够稳定工作。仿真结果表明,该放大器的增益为120.6 dB,相位裕度为62.3°,电源抑制比为185.9 dB,共模抑制比为179.1 dB。与其他高增益设计方法相比,所提设计方案可以有效地提升运放的增益。

过采样∑-ΔA/D转换器的研究与仿真

重点讨论了过采样∑-ΔA/D转换器的主要组成及其工作原理,并用MATLAB语言的Simulink工具箱对该器件的工作过程进行了仿真和分析.

∑-Δ调制器MASH模型的结构寄生研究

∑-Δ调制小数分频频率合成器利用噪声成型技术,将量化噪声的频谱搬移到频率高端,借助锁相环路的低通特性对这种高频噪声进行抑制,不但实现了锁相环输出频率的精细步进,而且解决了小数分频存在的尾数调制问题。然而,作为有限状态机,特定输入情形下会形成特有的杂散谱,即∑-Δ调制器的结构寄生。介绍了∑-Δ调制器MASH模型的结构寄生,详细推导了1阶、2阶和3阶MASH模型的输出序列长度关系式,揭示了序列长度与输入数值和累加器初始值密切关系,获得了避免极短序列长度的有效方法,有效消除了结构寄生,为高性能∑-Δ调制小数分频频率合成器的设计提供了理论依据。分析方法也适合其它新型调制器结构寄生的分析,具有重要意义。

一种∑-Δ模数转换器

∑-Δ模数转换器是一种高度集成化的新型模数转换器,采用过采样技术,无需采样保持电路。它内置了多路复用器、可编程放大器、调制器、数字滤波器、校准系统和串行接口。其转换率最高为150kHz,分辨率可达24位。本文对该系列∑-Δ模数转换器的原理结构及其操作进行简单介绍。

一种基于标准CMOS工艺的∑-Δ ADC设计与实现

文章介绍了一款基于华润上华的0.5μm DPTM CMOS工艺的∑-Δ ADC设计方法和实现过程。同时对∑-ΔADC实现的基本原理、过采样技术和噪声整形技术进行了论述。最后对其在具体的电路中的实现方法作了相应的探讨。

基于32位∑-ΔADC的高精度测温系统设计及误差分析

为了满足反应量热仪中对样品温度的高精度检测要求,以32位∑-Δ型模数转换器AD7177-2为核心,设计了基于阻值比较法的铂电阻高精度测温系统,采用电流激励换向技术,消除电路中存在的寄生热电动势及系统漂移对测量的影响;提出了基于阻值标定的共模误差修正方法,提高了测温准确性。实验结果表明:系统在-100～500℃范围内,修正后的测温误差由0.28℃减小至0.01℃,不同环境下的测温精密度优于±0.001℃,满足反应量热仪的测温精度需求。

∑-Δ模数转换器在数字万用表专用芯片中的应用研究

以一阶调制器为例介绍∑-Δ模数转换器(Sigma-Delta ADC)的原理、噪声能量分布和有效位数等性能指标;在此基础上详细介绍应用于数字万用表芯片中的Sigma-Delta ADC,具体分析该ADC的主信号流程以及开关电容积分器和一位模数转换器的电路结构;给出±Δ电路、低通滤波器和数字梳状滤波器的结构。通过这些内容介绍,以便更深入地了解这一类ADC应用在DMM芯片中需要考虑的电路结构设计和性能指标要求。

用于微机械陀螺表头信号采集的∑-Δ ADC设计与实现

为实现微机械陀螺表头信号的高精度采集,采用基于过采样原理的∑-Δ模数转换器(ADC)作为模数信号转换单元是一种新的选择。为此设计了一种二阶带通连续时间的∑-ΔADC,该∑-ΔADC由二阶带通连续时间∑-Δ调制器和数字抽取滤波器组成。其中数字抽取滤波器通过两级抽取滤波实现,第一级是梳状滤波器(CIC),第二级是有限冲击响应(FIR)补偿滤波器。通过Matlab/Simulink建模仿真和电路实验验证了所设计的∑-ΔADC能对简化的微机械陀螺表头信号进行有效采集,仿真得到带内信噪比约为104dB;经电路实验测得带内信噪比约为87dB。

音频ADC中∑-Δ调制器的鲁棒H_∞滤波器设计

在采用∑-Δ调制器结构的音频模数转换系统中,针对调制器中积分器参数不确定性对系统输出性能的影响,提出一种改进型的五阶2-2-1级联∑-Δ调制器,并研究∑-Δ调制器中鲁棒滤波器的设计问题。基于MARKOV区间算法,将不确定性因子间的非线性关系表述为线性区间矩阵,并以线性矩阵不等式给出鲁棒滤波器存在的充分条件。最后采用优化CSD编码设计了鲁棒滤波器。仿真结果表明,鲁棒滤波器比传统滤波器的输出信噪比提高了20 dB,可达到114.5 dB的信噪比和18.72位的精度;该方法具有实现成本低、资源占用少的优点,可应用于音频模数转换器。

一种MASH1-1-1结构∑-Δ调制器设计及应用

为了抑制小数分频锁相环产生的量化噪声,提高锁相环的性能,设计并实现了一种基于FPGA的MASH1-1-1结构∑-Δ调制器。根据小数分频锁相环的原理,分析了量化噪声产生的原因,详细介绍了在小数频率合成器中应用∑-Δ调制器进行噪声整形的基本原理及在FPGA中的实现方法。仿真结果表明,经过MASH1-1-1三阶∑-Δ调制器整形后的量化噪声大部分被推到频率高端,只有小部分噪声能量还留在环路带宽内,有效地提高了锁相环的性能。

∑-ΔA/D转换器的原理及分析

本文简介了∑-ΔA/D转换器的原理,初步推导了∑-ΔA/D转换器的数学变换过程及其量化误差成型过程,定性分析了影响∑-ΔA/D转换器测量精度的因素。

过采样∑-ΔA/D技术在差分吸收光谱系统中的应用

差分光学吸收光谱法(DOAS)已经成为测量大气中微量气体成分含量常用的方法,该方法基于最小二乘原理,利用测量的大气光谱的差分吸收光学密度与标准的吸收截面进行拟合,确定待测气体的浓度。其测量精度不仅取决于光谱测量精度、仪器本身的噪声以及测量波段内其他气体的干扰等因素,还与痕量气体前期采集和处理有关。文章简介了差分吸收光谱法测量原理和仪器结构,提出过采样∑-ΔA/D技术,过采样技术与∑-Δ调制器的噪声整形技术结合,可对量化噪声进行双重抑制,从而提高待测波段内的信噪比,实验结果表明提高了DOAS系统的测量精度。

基于∑-Δ调制器的Boost变换器的滑模变结构控制

针对常规滑模变结构控制器应用于电流连续型Boost变换器中,存在开关频率不固定等问题,提出了一种基于∑-Δ调制器的滑模变结构控制方法。该方法选定反映控制目的的滑模面后,引入指数趋近律的方法来设计滑模变结构控制器,控制器的输出经∑-Δ调制后驱动开关管;通过对控制参数的调节,可实现Boost变换器动态性能与稳态性能之间的平衡。仿真结果表明,采用所设计滑模变结构控制器的Boost变换器开关频率固定,启动性能可调,对输入电压扰动及负载大幅度突变具有较强的鲁棒性。

∑-Δ调制器的高阶滑模设计

由于高阶滑模与传统滑模(一阶滑模)相比有更高的控制精度,把高阶滑模控制引入到∑-Δ调制器设计中来。在设计中,把高阶∑-Δ调制器看成一个带反馈的非线性动态系统,并把系统分成被控对象和控制器,然后应用高阶滑模进行控制设计。作为示例,用二阶滑模对三阶∑-Δ调制器进行了设计,仿真结果表明,基于高阶滑模控制设计的调制器信噪比高、量化误差小。

∑-Δ调制小数N频率合成器中结构寄生与随机模型的研究

详细讨论了∑-△量化器和结构寄生,并在小数N频率合成器中引入具有随机调制图案的∑-△调制模型,获得了充分随机的量化噪声,在系统灵活性、任意相位控制、切换速度和相噪之间没有折衷地消除了结构寄生,同时给出了实验结果。

基于∑-Δ技术的DBF中抽取滤波器设计

介绍了在基于∑-Δ技术的数字波束合成(DBF)中抽取滤波器系统设计方法和具体实现方案。CIC滤波器、补偿滤波器、FIR滤波器三级级联方式一方面降低了采样率,另一方面对∑-Δ调制完成解调。通过实例仿真,证明了设计的可行性。

∑-Δ ADC的降采样滤波器的设计与实现

介绍了一种带宽150 kHz、16 bit的∑-Δ模数转换器中的降采样低通滤波器的设计和实现。系统采用Sharpened CIC(cascaded integrator-comb)和ISOP(interpolated second-order polynomials)频率补偿技术对通带的下降进行补偿,最后级联三个半带滤波器输出。芯片采用SMIC 0.18μmCMOS工艺实现,系统仿真和芯片测试结果表明,性能满足设计指标要求。与传统音频领域的∑-ΔADC应用相比,该设计在很大程度上拓展了处理带宽,提高了处理精度,并且便于集成在SOC芯片中,主要应用于医疗仪器、移动通信、过程控制和PDA(personal digital assistants)等领域。

基于Matlab并适用于20位∑-Δ模数转换器的数字滤波器设计

为了满足精密仪器在称重上的高精度需求场景,文中利用Matlab/Simulink的集成工具箱对满足20位精度设计要求∑-ΔADC的数字滤波器进行行为级设计,并通过创新性的方法在Simulink中使用基本的门电路模块手动搭建起整体结构。与常规的用硬件描述语言编写整体结构相比,所搭建的结构在灵活性和底层设计上有明显的优势,对整体面积和功耗损耗的把控更加到位。设计过程中利用滤波器的特殊结构,用数学手段将其等效成一个在物理实现上可以极大简化的模型;再经过多次仿真比较,对滤波器中的量化系数进行字长量化,在满足设计要求的同时尽可能减少器件消耗。由于在数字运算中,乘法运算会显著增加器件数使用,因此使用CSD编码的方法将数字滤波器整体结构中的乘法运算降到最低,并通过移位相加的方式实现乘法运算。运用文中方法设计出的适用于称重器的20位精度数字滤波器,较传统的设计方式有明显的优势。

∑-Δ ADC在软件无线电移动终端中的应用

模数转换器是基于软件无线电的多模移动终端中的关键器件。∑-Δ模数转换器(∑-ΔADC)是利用∑-Δ调制技术和数字滤波技术实现的一种高精度模数转换器,主要由∑-Δ调制器和数字降采样滤波器构成。简要描述了移动通信信号特征,对闪烁型模数转换器(Flash-ADC)和∑-Δ模数转换器的性能进行了详细分析与比较,指出∑-Δ模数转换器可以更好地满足多模移动终端中对大动态范围A/D转换的要求。

∑-Δ A/D转换器混合电路建模方法研究

由于具有转换精度高和其他一系列优点,∑-Δ过采样A/D转换技术近年来颇受重视,而模拟和混合信号系统的硬件描述语言VHDL-AMS为其提供了一种良好的设计方法。本文根据∑-ΔA/D转换器的原理,建立了一个包括二阶∑-Δ调制器和抽取滤波器的转换器VHDL-AMS模型,同时结合Szermer提出的模型,对两种结构进行了仿真、比较和分析。