硕士论文-△∑调制器的研究与实现

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1、分类号婴331：2UDC学号鱼SQ3Q§2Q6密级垒孟工程硕士学位论文△．∑调制器的研究与实现硕士生姓名刘煜学科领域软件工程研究方向ASIC专用数字集成电路指导教师陈吉华教授国防科学技术大学研究生院二oo六年三月国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文摘要传统的A／D、D／A转换器常采用单纯的电阻网络设计，其优点是对采样率要求不高。由于D／A转换器精度的提高，传统的转换器在深亚微米工艺下很难实现。△一∑调制器(即增量求和调制，常表示成△一￡调制)具有成本低、性价比高的优点。模拟l比特D／A转换前加上△一

2、∑调制器来替代传统电阻网络能够实现高精度D／A转换器。本文从数模转换的基本理论出发，深入研究了△一∑调制器的基本结构以及噪音形成环的结构理论。在理论研究的基础上，设计实现了一款5阶△一∑调制器，在该A-E调制器中，采用了CSD编码算法来表示系数，以移位相加的方式来实现乘法，在乘法中减少加法器的使用，从而减少了大约10％的芯片面积，提高了性价比，这是本文的突出创新点。本文的主要研究内容及贡献包括：1．首次用CSD编码算法来表示Delta-Sigma调制器的系数，而不是用传统的二进制来表达浮点系数，CSD算

3、法类似三值制表达法。在二进制l，0之外，增加了一1，即用{一1，0，-1}的三值定点数表达方式来表示调制器系数，以加法的方式来实现乘法，在乘法中减少加法器的使用，从而减少芯片面积。2．用专用集成电路实现了一款5阶△一∑调制器，将5阶△一∑调制器考虑成一个噪音形成数字滤波器，通过使用Delta-Sigmatools计算出滤波器的系数，从而设计出高性价比的5阶△一∑调制器。3．本设计已经流片，设计过程中采用了多种验证和分析方法。用VHDL进行了编码，用Synopsys公司的工具DesignCompiler进

4、行了综合；采用matlab进行了系统仿真，验证了方案的可行性；用Delta-SigmaToolbox进行仿真并计算出了调制器系数；用Modelsim进行仿真验证，然后进行了频谱分析。理论研究与实验结果表明：使用CSD算法的△一∑调制器可以减少芯片面积，提高性价比，所实现的5阶△一∑调制器采用CSD算法，可匹配前端过采样率为32的过采样滤波器，在16比特输入下信噪比可以达到80db。主题词：D／A转换，delta-sigma调制器，CSD算法，DAC第i页国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文ABSTR

5、ACTThevirtueofconventionalmethodsonA／D,D／Awithresistancenetworkistheiru∞ofalowsamplingfrequency．AsimprovingresolutiononD，Aconversion,Conventionalconvertersaleoftendifficulttoimplementinfine-hneverylargescaleintegrationtechnology．Alowcostand11ighlyratioof

6、qualitytopficeisthemostimportantteasellforDelta-Sigmamodulator．HighpraiseD／AdesignalwaysputDelta-Sigmamodulatortothefrontendofanalogl-bitD／AconversioninsteadofconventionaloDnverterswithresistancenetwork．Tllispaperbased011D／AbasictheorydeeplyresearchonDel

7、ta-Sigmamodulator’sbasicstructureandnoiseshapelooptheory，thenimplernentinga5morderDelta-Sigmamodulatorbasedonthistheory．Onthe5“orderDelta-Sigmamodulator．WeencodeCOe佑cientswithCSD(CanonicSignedDigit)，implementmultiplicationwithshiftadding,Reducingtheu,seo

8、fadderinthismultiplication，andsavingalmost10pcrccntofdiearea,improvingratioofperformanceVSprice．TllisisthemostimportantpO硫inthepaper．Theresearchcontentandcontributioninclude：1．EncodethefloatCOefflci姐tsofmodulatorwithCSDint