具有自适应误差校正能力∑-δ模数转换器设计

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1、具有自适应误差校正能力的∑-Δ模数转换器设计摘要随着大规模集成电路的快速发展，Delta-Sigma(∑-Δ)模数转换技术因为它的良好性能和易集成的优势，越来越受到广泛的关注和应用。本文希望在现有的∑-ΔADC技术的基础上，研究一种设计简单，性能优良，并主要应用于音频处理的12-16bit高精度ADC。本文首先提出了一个MASH1-1-0高通结构的∑-ΔADC电路。同时通过详细的比较和论证来阐述这样结构中的MASH结构、1-1-0级联和高通模型分别给ADC带来的性能、设计和制造优势。在本文第二部分，将根据在ADC制造过程后，实际电路相对于设计电路严重的性能下降来分析其原因。同时

2、针对主要来自模拟电路的诸如实际电容的不精确匹配、放大器的有限增益等因素，通过MATLAB模型来详细分析这些模拟电路误差会对于电路性能产生的影响。针对这些模拟电路在制造过程中所产生的误差，本课题绕开了普通针对模拟电路设计进行优化和提高的一般思路，通过将LMS自适应算法应用于MASH结构的数字滤波器部分进行模拟电路误差校正，得到了具有自适应校正能力的MASH1-1-0高通结构∑-ΔADC电路。同时通过改进，使得这样的校正系统更加简单和易于应用。而通过MATLAB仿真，数字自适应滤波器很好的校正了2%的模拟电路误差，从而重新获得了16比特的转换精度。而最后通过Verilog电路实现完

3、成了电路的整个设计流程，本文给出了实现时的流程框图。通过数字滤波器的校正可以使得简单的∑-ΔADC同样可以获得很好的性能并独立于工艺条件，简化了ADC电路的设计，同时也为工艺的提供了更多的选择。关键词：SigmaDelta，模数转换器，MASH结构，LMS自适应算法，自适应校正，VerilogDesignof∑-ΔA/DConvertorwithAdaptiveCalibrationAbstractThedelta-sigma(∑-Δ)approachforanalogue/digitalconversioniscurrentlyofgreatinterestbecauseof

4、itsapplicabilityinVLSIsignalprocessing.Theapproachgivesagoodcompromisebetweenhighaccuracy,robuststabilityandspeed.Basedontheexistent∑-ΔADCtechnologies,thisarticleistoproposea12to16bitsADC,usedinaudioprocessingchip.Ahigh-passmodulatedMASH1-1-0structured∑-ΔADCcircuitanditsstrengthinperformance

5、,designandmanufacturingisdemonstratedandthencomparedtoothermodule.Thesecondpart,theinstinctdefaultinADCmanufacturingisshownwhichcanseverelydegradetheperformanceoftheADCcircuit.Thedifferencebetweentherealcircuitandthedesignmodelduetothecapacitymismatching,finitegainofamplifierandotheranalogmi

6、smatchcanbesimulatedbyMATLAB.Itshowsthata2%mismatchcancauseupto60%percentperformanceloss,from16bitresolutiondownto7bit.Focusingontheinevitableerrorsintroducedbycircuitmanufacturing,thisarticlebypassedthecommondesignthoughworkingonoptimizinganalogpart.Itinnovativelyintroducedanadaptivealgorit

7、hm,LMS,inthedigitalfilteringpartofMASHstructuretocalibratetheanalogerrors.AftertheemulationinMATLAB,thedigitaladaptivefilterscanwellcalibratetheerrorsinanalogpartandthenrecovertheperformanceat16bit.Thisarticleproposedadifferentwaytorecovertheperfor