一种应用于物联网传感器的伪三阶Delta-Sigma调制器

针对物联网传感器难以同时满足高分辨率与低功耗的瓶颈问题,本文设计了一种伪三阶离散时间delta-sigma调制器.该架构将一阶无源噪声整形SAR(Successive Approximation Register)量化器嵌入传统二阶delta-sigma调制器以实现更强的噪声整形能力.本文设计允许系统在更低的过采样率(Over Sampling Ratio,OSR)下获取更高的峰值SQNR(Signal-to-Quantizing Noise Ratio),有效缓解了系统精度和功耗之间的设计矛盾,并且减少了有源积分器的使用.针对传统有源加法器高功耗和无源加法器存在衰减不确定性的问题,本文提出了一种新型前馈求和量化电路,它具有对衰减不敏感的优势并且降低了第二级有源积分器的驱动压力,这进一步降低了系统的功耗.本文提出的delta-sigma调制器采用180 nm CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺制造并测试.在电源电压1.4 V下,芯片测试功耗为47.2μW.在带宽为8 kHz的测试条件下,调制器的DR(Dynamic Range)、峰值SNDR(Signal-to-Noise and Distortion Ratio)和SFDR(Spurious-Free Dynamic Range)分别为97.2 dB,96.6 dB和114.4 dB.因此,Schreier和Walden的SNDR FoM(Figure of Merit)优值达到了178.9 dB和0.053 pJ/step.本文提出的伪三阶delta-sigma调制器在功耗和分辨率之间实现了较好的权衡,为物联网领域的低功耗高分辨率调制器设计提供了较好的解决方案.

基于扰动Delta-sigma调制器的小数分频器

文中基于扰动Delta-sigma调制器分析并设计了一款动态分频比控制的宽带小数分频器链路。其中,整数分频器链路由高速2分频器和7级2/3分频器链路级联构成,小数控制部分由外加扰动的Delta-sigma调制器构成。通过理论分析和仿真表明,合理选择扰动信号的添加位置,可以有效延长Delta-sigma调制器的输出序列长度,从而平滑Delta-sigma调制器的输出频谱。该分频器电路采用TPS 65 nm射频绝缘体上硅(RFSOI)互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制造,包括焊盘在内的芯片面积为0.57 mm 2。测试结果表明,该小数分频器链路在1.2 V的供电电压下,最大工作电流为22.2 mA,可以在9 GHz~20 GHz的输入频率下动态加载控制字并实现小数分频功能。

基于参考电压修正的双级矩阵变换器Delta-Sigma调制

Delta-Sigma调制(DSM)可在无需随机过程统计特性和复杂谐波理论分析的基础上,依托其过采样特性实现电力电子变换器变频调制。双级矩阵变换器(TSMC)作为一种理想的“全硅”交-交变换器,若能够将DSM引入TSMC,可进一步优化其电磁干扰(EMI)水平和运行效率,但TSMC的直流链电压波动问题导致TSMC-DSM策略难以直接实现。针对TSMC-DSM实现问题,该文提出一种基于参考电压修正的DSM策略。在所提方法中,通过解析TSMC整流级调制过程,将逆变级参考电压按照整流级矢量作用顺序进行修正,并依次获得各扇区参考电压修正系数。最后,在两相坐标系下分别构建两个DSM调制器,并将修正后的逆变级电压参考值引入DSM调制器以实现高性能TSMC-DSM策略。实验结果表明,所提策略能够对输出电压、电流频谱进行合理整形以减少系统对外部的电磁干扰,同时具备优良的电压传输比和动态调制性能。

一种24位Delta-Sigma A/D数字抽取滤波器设计

为了可以对天文望远镜环境温度实现更好的监控,本文设计了一种针对天文望远镜温度监控的24位高精度Delta-Sigma(简称D-S)A/D数字抽取滤波器,主要工作包括D-S A/D数字抽取滤波器Matlab建模与仿真、Verilog代码编写和使用SMIC18工艺的数字后端设计.其中有限冲击响应(FIR)抽取滤波器共3级:第1级为级联积分梳状(CIC)滤波器,抽取因子为32;第2级为级联积分梳状补偿滤波器,抽取因子为16;第3级为半带(HB)滤波器,抽取因子为2.最后设计的滤波器的输入信号为4位,采样频率4.096 MHz,输出信号24位,采样频率4kHz,输出信噪比154dB.得到的输出波形满足设计要求.

一种用于差分电容检测的电荷Delta-Sigma调制器的研究

研究一种用于差分电容传感器检测的电荷Delta-Sigma调制器结构.在该检测电路中不需要C/V转换电路,待检测的差分电容直接作为调制器环路的输入电容,差分电容的变化量首先被转换为变化的电荷,然后被调制成一位的数字输出信号.文章最后给出了一个二阶的Delta-Sigma调制器的行为级仿真结果.

Delta-Sigma A/D转换器原理及其PSpice仿真

为了深入理解Delta-Sigma A/D转换器的工作原理,合理地使用这类A/D转换器产品,或者用FPGA实现自己的Delta-Sigma A/D转换器设计。采用PSpice仿真软件进行模拟仿真的方法,对不同幅度的输入信号进行了一阶Delta-Sig-ma A/D转换器仿真实验,获得了与理论相一致的结果。通过对元件的参数扫描仿真为实际电路设计中元件的选择提供了实验依据。仿真实验过程完整,易于重复,与纯数学推导相比,仿真具有直观的特点。

一种新型delta-sigma小数分频器的FPGA实现

小数分频技术能够有效地解决小数分频比与频率分辨率之间的矛盾,只需改变某位小数,就可以在不降低参考频率的情况下提高频率分辨率。但小数分频存在小数杂波的问题,利用delta-sigma小数分频技术,既能够保证输出信号的高频率分辨率,又能够抑制小数分频产生的杂波,提高频谱纯度。

过采样Delta-Sigma调制器原理及实现

随着超大规模集成电路(VLSI)技术的发展,基于过采样Delta-Sigma转换技术的ADC得到了飞速发展。本文重点对过采样Delta-SigmaADC技术中的Delta-Sigma调制器进行了研究,分析了一阶过采样Delta-Sigma调制器的原理和量化噪声,并推广到高阶。根据理论分析,设计了二阶过采样Delta-Sigma调制器电路,给出了与理论分析相同的仿真结果。

Integrated Delta-Sigma 1.5bit Power DAC with 100dB Dynamic Range

A stereo 1.5bit delta-sigma digital-analog converter （△∑ DAC） integrated with a filterless class D power amplifier is introduced. It consumes no static power, and its maximum output power is 436mW with an 8Ω load. Its output dynamic range exceeds 100dB. The circuit is implemented with a TSMC 0. 18μm process. The die area is 0. 28mme. The supply voltage is 1. gV for the digital part and 3.3V for class D.

基于累加器结构的Delta-Sigma调制器的噪声分析

采用Delta-Sigma结构的调制器可降低锁相环路中小数分频时所产生的量化噪声对系统的影响。通过分析Delta-Sigma工作原理推导其噪声传输函数,得出增加Delta-Sigma调制器的阶数或增加过采用率均能减小量化噪声功率。累加器结构的3阶内插型Delta-Sigma调制器结构简单,可有效降低芯片面积,且内插型结构适合以尽量降低环路噪声为目标的设计。

基于Delta-Sigma调制技术的锁相频率合成器的设计与实现

针对无人机遥测接收机本地振荡器多频点、低相噪的指标要求,分析了整数分频、传统小数分频等锁相频率合成器原理和存在的问题,介绍了多级delta-sigma调制器合成技术的原理及其在小数分频的锁相频率合成器中的应用,给出了其数学模型和杂散功率谱密度的表达式;完成了基于delta-sigma调制的锁相频率合成器的设计与实现,通过验证实验并与文献[1]比较表明,文中设计的频率合成器具有输出的信号低相噪、低杂散和频率分辨率高的特点,完全满足接收机的指标要求,并能推广应用于其它领域的无线电测控系统。

多位数字delta-sigma调制器的设计

本文介绍了一个高信噪比的、用在24位44.1kHz采样率的音频数/模转换器(DAC)中的4阶15级量化的delta-sigma调制器(DSM)。在设计中,为了减少量化噪声,选用了奇数个量化等级;为了提高动态范围(DR),在设计噪声传输函数(NTF)时对零点进行优化,通过这些方法降低量化噪声和时钟抖动的影响。这个DSM的峰值信噪比(SNR)可以达到130dB以上,满足0.35μmCMOS工艺设计的音频DAC的系统要求。本文给出了这个DSM的MATLAB仿真模型及仿真结果,并在此基础上给出了电路实现结构。

基于STM32的Delta-Sigma调制的鱼探仪发射机信号源设计

在鱼探仪发射机的信号源设计中提出了一种基于STM32的Delta-Sigma调制的D类软件可调幅正弦波的设计方法。采用MATLAB的DSToolbox工具箱设计了2阶过采样率为40的2值Delta-Sigma调制器,并在STM32中软件实现。分析了影响源输出的诸多因素,如死区、电源纹波、调制比;对电路设计和布板给出了建议。该方法可灵活方便地扩展设计任意波形,对于各类仪器仪表,如超声波探测仪、信号发生器、测量仪表、EMC抗干扰度模拟发生器等的信号源设计具有极大的参考价值。

用于电池电量测量的Delta-Sigma调制器设计

为使模拟-数字信号转换芯片能直接用于各种电池电量测量的系统中而无需另加电压转换芯片,在应用于Delta-Sigma结构的ADC(模数转换器)的调制器设计中,使用0.35μm CMOS的集成电路工艺,采用二阶单环的电路结构,在5V供电的工作电压下可达到的电压测量范围为1.4V至4.2V,测量精度为12位.因而采用此Del-ta-Sigma调制器的ADC可直接用于多种电池种类的电量测量,且具有制作成本低廉的特点.

一种高速宽带连续时间Delta-Sigma调制器设计

利用MATLAB SIMULINK工具设计了一款高速连续时间Delta-Sigma调制器.该调制器采用单环3阶4位量化带前馈结构,设计指标为14位精度、2MHz信号带宽.通过对积分器运放有限直流增益(DC gain)、积分器运放有限增益带宽积(GBW)、额外环路延时(ELD)等电路非理想因素进行建模,确定各非理想因素边界范围并提供电路级各模块设计指标.在UMC 180nm工艺下进行电路、版图设计及流片实现.量化器中设计采用了一款高速、高精度、低噪声、带预放大级的动态锁存比较器.调制器中采用一种低延时的动态元件匹配(DEM)结构来抑制DAC单元非线性失配对系统性能造成的影响.通过电阻RPI引入一条前馈路径来对额外环路延时(ELD)进行补偿.电路级前仿真达到13.5bit有效位数(ENOB),核心面积约0.1mm2,优值(FOM)约为220fJ.

一种采用斩波-稳零技术的低功耗Delta-Sigma调制器的设计

采用TSMC 0.18μm CMOS混合信号1P6M工艺实现了一种应用于信号检测系统的低功耗Delta-Sigma调制器.该调制器采用单环积分器级联反馈(CIFB)结构降低了电路的复杂度,并采用Chopper-Stabilization技术降低了系统的直流失调和1/f噪声,提高了电路的低频特性.调制器采用1.8V电源电压,整体功耗仅为2mW,版图尺寸1.25×1.3mm2.仿真结果表明,该调制器在50kHz信号带宽范围内,可以达到92dB的信噪失真比,99.3dB的动态范围和15bits的有效位数,满足传感器信号检测系统的要求.

适用于短波跳频通信的改进型Delta-Sigma调制器

针对短波通信中跳频技术(FHSS)的随机性、多频率性、瞬时性等特征,提出了一种适用于短波跳频通信的Delta-Sigma调制器,并用于构建频率自适应全数字发射机。在保留低频频谱特性的情况下,将优化过的低通Delta-Sigma调制器(LPDSM)与积分反馈(CIFB)拓扑结构级联,然后利用频率转换技术(FCT)进行变频操作,并根据载波频率实时调整带通(BP)DSM的调制度,调制器产生的高频数字信号将用于驱动高效开关功放。该改进型架构已经通过电路仿真验证,并在现场可编程门阵列(FPGA)中进行了实际电路的物理实现,为实现短波全数字发射机奠定了基础。

基于非延时积分器Delta-Sigma调制的电容传感器探测电路

研究一种基于非延时积分器Delta-Sigma调制的差分电容探测接口电路,该电路的Delta-Sigma调制使用非延时积分器将采样与积分同时进行,减小普通Delta-Sigma调制型电容探测电路中积分保持阶段的电荷泄露效应,仿真结果表明该结构可明显提高探测较小电容的信噪比,增加了调制器可探测电容的动态范围。

低电源电压超低功耗Delta-Sigma调制器

为了在低电源电压约束下实现delta-sigma模数转换器(ADC)的低功耗与高精度设计,提出基于开关型运放以及新颖DWA技术的delta-sigma调制器.其中的开关型运放仅工作于半周期相位,可以在低于1V的电源电压下正常工作,节省了系统功耗.调制器的积分器采用运放分享技术,以降低硬件开销.采用双向循环移位数据加权平均(DCS-DWA)技术,在抑制调制回路中匹配单元误差引起的非线性失真的同时消除了与输入信号相关的寄生音调,提高系统分辨率.提出的delta-sigma调制器在SMIC 0.18μm 1P6M工艺下流片,动态范围与峰值SNDR分别达94.6和92.5dB,芯片面积为0.72mm2.在0.9V电源电压下,测得系统功耗仅为56μW,品质因数(FoM)低至34.2fJ/c-step.结果表明,预期的主要设计目标均已实现.

一种快速的连续时间delta-sigma调制器设计方法

提出了一种快速的连续时间delta-sigma调制器设计方法.该方法在设计初期就对性能、功耗和面积进行总体考虑和权衡,减少反复过程,达到快速设计的目的.使用该方法,在较小的功耗和面积的限制下设计了一个用于音频的三阶连续时间电流模式delta-sigma调制器,证明了该方法的正确性和有效性.