论文部分内容阅读
随着通信系统发展,下一代无线通信系统的信道带宽需要扩展至几十甚至上百兆赫兹,并且动态范围不变。在此条件下,对ADC提出宽带、低功耗、高精度等要求。Sigma-Delta((50)(35))ADC作为这一领域的研究热点,与奈奎斯特采样ADC相比,具有更低功耗、更大动态范围和更高量化精度等优点。连续时间型Sigma-Delta ADC具有天然抗混叠滤波特性,并且对环路滤波器模块中运放的建立时间没有严格要求,这些优势使其适用于高速高精度转换领域且功耗更低。本文对连续时间Sigma-Delta ADC的关键模块Sigma-Delta调制器展开研究工作。首先分析比较前馈式与反馈式调制器的STF特性,结合两种结构的优点和不足提出一种混合式Sigma-Delta调制器。之后利用Matlab SD Toolbox设计工具,根据脉冲不变原理综合出连续时间Sigma-Delta调制器的传输函数H(s)。为了达到降低系统功耗的目的,本文采用无源RC积分器作为环路滤波器的第二级积分器,同时将补偿环路延时的零阶反馈环路前移并取消加法器,在信号带宽为10 MHz、OSR为16条件下,利用Matlab仿真得到调制器的SNDR为68.6 dB,SNR为68.6 dB,SFDR为100.9 dB,有效位数为9.5 bits。考虑到实际电路中存在多种非理想因素,本文分别分析系统中的运放有限增益带宽积、积分常数变化、环路延时和比较器失调等非理想因素。利用Smulink平台,针对非理想因素对系统整体性能影响,进行行为级建模仿真。采用零阶反馈环路吸收环路延时,采用NRZ反馈脉冲波形抑制时钟抖动,采用电容调谐阵列校准积分常数波动,采用DWA算法改进多比特量化器失配。最后在已通过行为级验证的三阶连续时间Sigma-Delta调制器系统结构基础上,展开电路分析与设计。采用SMIC 0.18?m 1P6M工艺,电源电压1.8 V,10 MHz信号带宽OSR为16的条件下对其仿真得到SFDR为98.4 dB,SNR为81.1 dB,SNDR为80.9 dB,有效位数为11.2 bits。