10mhz带宽连续时间sigma delta调制器设计

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1、隶劫大·粤硕士学位论文万方数据10MHz带宽连续时间SigmaDelta调制器设计万方数据TheDesignOfAContinuous--TimeSigmaDeltaModulatorWith10MHzBandwidthAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHuJianfeiSupervisedbyProfessorLingMingSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityApril

2、．2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：习岔缸日期：a捌熟妄：墨东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的

3、内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名导师签期：万方数据摘要随着电子通信技术的不断发展，通信系统对于模数转换器的要求不断提高，低功耗、高带宽、中等精度成为新的发展趋势。在这种趋势下，连续时间SigmaDeltaADC由于在功耗、带宽和精度之间有较好的折衷，近年来发展迅速。本论文着手研究设计一款10MHz带宽、llbits有效精度的连续时间SigmaDelta调制器。论文调研了CTSDM国内外的最新发展现状，确定

4、了设计指标。介绍了SigmaDelta调制器的基本原理，以及离散时间和连续时间调制器的区别和相互转换的方法。根据信号量化噪声比公式，确定使用3阶4比特量化的结构。比较分析了几种常用的高阶调制器的拓扑结构，根据功耗、设计复杂度等，选定使用级联谐振器前馈结构。为了调整零点位置，在第二级和第三级之间引入局部反馈。使用SDtoolbox设计出相应的噪声传输函数，使用冲激响应不变法，将得到的离散时间的结构参数转换到连续时间域，在连续时间域中，对电路子模块的非理想特性对系统的影响进行仿真，包括三个积分器中运放的有限直流增益、有限增益带宽积、反馈DAC的非线性问题、过量环路延时等。在完成系

5、统仿真之后，进行电路设计。由于系统对前级积分器的要求较高，第一级和第二级采用RC积分器，第三级采用GmC积分器。第一级积分器中的运放采用折叠共源共栅增益级与共源输出级级联的结构，以保证直流增益不受后级积分器输入电阻的影响。本设计创新地采用跨导单元与电阻阶梯串联的形式实现量化。该结构不需要外接参考电压，省去了参考电压缓冲器，节省功耗，而且跨导单元的带宽很高，能满足高速的应用需要。另外，该结构能同时实现三级积分器输出的相加，比传统的Flash结构的量化器有很大改进。反馈DAC采用电流舵DAC实现，为了降低电流元失配对系统性能的影响，采用DWA算法进行校正，大大降低了失配的影响。基

6、于UMC0．18umCMOS工艺设计了相应的电路和版图，并进行了仿真验证。电源电压为1．8v，在3．90625MHz，O．8V的激励下仿真得到，后仿真最差的SNR为64dB．SFDR约为72dB，整个调制器的功耗仅为8mW，动态性能基本满足设计指标，功耗完全满足设计指标。关键词：SigmaDelta调制器，过采样，噪声整形，连续时间，量化器万方数据ABSllRACTABSTRACTWiththedevelopmentofelectronicandcommunicationtechnology,thedemandofcommunicationsystemsforanalog—t

7、o-digital—converters(ADC)hasbeenincreasingcontinuously．ADCswithlowpower,highbandwidthandmediumaccuracybecomeanewtrend．Becauseofthistendency,thecontinuous—timeSigmaDeltaADChasbeendevelopingrapidlyinrecentyearsduetoitsgoodcompromisebetweenaccuracy,powerand