多位∑-△模數(shù)轉換技術研究.pdf

1、∑-△模數(shù)轉換器因其線性度好、精度高、功耗低等優(yōu)點而被廣泛應用在視頻、多媒體、地震勘測儀器、聲納、電子測量和中等分辨率的系統(tǒng)中。目前，多位量化的高精度∑-△模數(shù)轉換技術是人們研究的熱點，而國內在模數(shù)轉換器方面的研究還處于開始起步階段。對∑-△模數(shù)轉換器體系結構的研究和設計水平與國外的先進水平相比存在很大差距，需要我們加強在∑-△模數(shù)轉換技術上的研發(fā)力度，研究擁有自主知識產權的∑-△模數(shù)轉換器。因此，對多位∑-△模數(shù)轉換技術的研究無論在學

2、術上還是經濟上都有著非常重要的意義。
　　本文詳細闡述了∑-△型轉換器的基本原理、結構以及多位量化∑-△模數(shù)轉換器設計的關鍵技術。在研究∑-△型模數(shù)轉換器各種結構的基礎上，重點研究了多位量化結構，討論了多位量化器位數(shù)與∑-△模數(shù)轉換器精度的關系。并利用多位量化∑-△模數(shù)轉換技術設計了24位多位量化∑-△模數(shù)轉換器。
　　在系統(tǒng)級設計過程中，首先是∑-△調制器的系統(tǒng)設計，根據(jù)∑-△調制器的相關知識，確定了∑-△調制器的參數(shù)和結

3、構，并運用MALTAB和Simulink進行了建模和仿真驗證，確定∑-△調制器為三位量化的單環(huán)三階CIFB(Cascade-of-integrators，feed-backform)結構，過采樣率為256。其次是數(shù)字抽取濾波器，根據(jù)∑-△調制器的性能要求選擇了數(shù)字抽取濾波器的結構與類型，整個抽取濾波器采用梳狀濾波器和兩級半帶濾波器級聯(lián)的結構實現(xiàn)。依據(jù)系統(tǒng)性能的要求，在MALTAB中設計了梳狀濾波器和半帶濾波器。最后，在Simulink中

4、搭建了多位∑-△模數(shù)轉換器的系統(tǒng)模型并進行了仿真，由仿真結果可知，本文所設計的多位∑-△模數(shù)轉換器有效位數(shù)為24bit，信噪比為144dB，驗證了多位量化結構的合理性。
　　通過對多位∑-△模數(shù)轉換器的系統(tǒng)級設計，確定了∑-△調制器和數(shù)字抽取濾波器的設計參數(shù)及結構，依據(jù)這些參數(shù)，選擇合適的器件和運算放大器，通過分立元器件對∑-△調制器進行了電路設計，包括三階積分器、3bit量化器和3bit反饋DAC;在FPGA上進行了數(shù)字抽取濾波