基于過(guò)采樣、噪聲整形和數(shù)字降采樣技術(shù)的Sigma-Delta ADC是高精度系統(tǒng)集成芯片中的關(guān)鍵部件,因其對(duì)電路的非理想因素不敏感,與VLSI技術(shù)相兼容,精度高,使用靈活等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為當(dāng)前高精度ADC的主流設(shè)計(jì)方向,被廣泛應(yīng)用于音頻、測(cè)量和無(wú)線通信等領(lǐng)域。本論文主要研究和設(shè)計(jì)一種基于開(kāi)關(guān)電容技術(shù)的18-bit音頻編解碼應(yīng)用領(lǐng)域的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器。論文在深入理解了Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理上,對(duì)難度較大的單環(huán)高階結(jié)構(gòu)展開(kāi)了系統(tǒng)的研究,設(shè)計(jì)了一種18-bit精度的四階前饋型Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器,主要成果概括如下:（1）在深入理解Sigma-Delta調(diào)制器基本原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種四階單環(huán)前饋型調(diào)制器,對(duì)影響調(diào)制器性能的主要非理想因素進(jìn)行了詳細(xì)討論,并基于Maltlab/Simulink環(huán)境完成了調(diào)制器的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì),結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的調(diào)制器在非理想情況下具有-120.5d B的信噪比,完全滿足18-bit ADC的性能要求。（2）采用開(kāi)關(guān)電容技術(shù)設(shè)計(jì)了整個(gè)調(diào)制器的各組成模塊,包括低功耗的AB類(lèi)OTA、高速電壓比較器、非交疊時(shí)鐘電路和... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

用于智能語(yǔ)音控制的音頻編解碼芯片結(jié)構(gòu)

圖 2-1 Sigma-Delta A/D 轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)框圖在圖 2-1 所示的過(guò)采樣 Sigma-DeltaA/D 轉(zhuǎn)換器中，輸入信號(hào) Xi(t)首先經(jīng)過(guò)前置抗混疊濾波器將輸入信號(hào)限制在一定的帶寬 fB之內(nèi)，由于過(guò)采樣頻率為 fS的Sigma-Delta ADC 可采樣范圍（即 1/2fS）遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)帶寬 fB，前置抗混疊濾波器的過(guò)渡帶( fS 2fB)較寬，故可用一般的低階模擬濾波器實(shí)現(xiàn)即可，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)量。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)抗混疊濾波器的處理后進(jìn)入調(diào)制器，經(jīng)過(guò)調(diào)制器的過(guò)采樣和噪聲整形產(chǎn)生一個(gè)低精度高速率的粗略量化結(jié)果，該粗略量化結(jié)果通過(guò)數(shù)字部分的降采樣低通濾波器濾除信號(hào)帶寬外的噪聲，并將輸出采樣頻率降低到奈奎斯特頻率，即可為后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，另外，如果是采用開(kāi)關(guān)電容技術(shù)實(shí)現(xiàn)的 Sigma-DeltaA/D轉(zhuǎn)換器，無(wú)需采樣保持電路[2]。2.2.1 過(guò)采樣技術(shù)過(guò)采樣技術(shù)指的是以遠(yuǎn)大于奈奎斯特頻率的采樣頻率對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行信號(hào)采樣，通常用過(guò)采樣比 OSR(over-samplingrate)表示采樣頻率和奈奎斯特頻率的比例關(guān)系如公式（2-5）所示： = S

圖 2-2 過(guò)采樣和奈奎斯特采樣的量化噪聲頻率分布 位數(shù)字輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行量化時(shí)，均會(huì)引入量化量化噪聲，影響輸出端的信號(hào)噪聲比(SNR)。若采用奈奎斯特采樣輸出信噪比 SNR 為式(2-6)所示： (dB) = 6.02 + 1.76 過(guò)采樣技術(shù)后再進(jìn)行量化，則其輸出信噪比 SNR 可表示為： (dB) = 12 + 12 + 20lg ( ) 見(jiàn)，采用過(guò)采樣技術(shù)，除了簡(jiǎn)化 A/D 轉(zhuǎn)換器的前置抗混疊濾波器，還可以有效提高信噪比。由式（2-7）可知，如果過(guò)采樣比 OSR 增提高 3dB，有效位數(shù)可提高 0.5 個(gè) bit。 噪聲整形技術(shù)式 2-7 可知，僅僅使用過(guò)采樣技術(shù)來(lái)降低有用信帶內(nèi)的量化噪聲，的信噪比，從而達(dá)到提高分辨率的要求是不現(xiàn)實(shí)的。例如，若要從獲得18-bit的分辨率（即其SNR為 110dB），需要的過(guò)采樣比OSR為

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3006278