基于∑△的单比特信号处理系统及无源宽带∑△调制器的设计

论文题目: 基于∑△的单比特信号处理系统及无源宽带∑△调制器的设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 信号与信息处理

作者: 王夫月

导师: 孟桥

关键词: 单比特信号处理,调制器,连续时间,离散时间,加法器,乘法器,无源滤波器,宽带

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 近年来,随着数字信号处理技术的发展,基于ΣΔ调制器的单比特信号处理方法已经开始得到一些应用。和一般的多比特信号处理不同的是,信号的所有信息都由一位的数据流来表示。直接对这种一位的数据流进行信号处理,将会带来很多好处。首先,它减少了电路内部的互连线,减小了走线的面积(尤其当数据线比较多时),避免了数据多路传输时的延迟不一致和数据线之间的干扰。其次,基于单比特的单元运算电路(如加法器,乘法器)结构简单,容易实现。因此单比特的信号处理能够节省电路实现成本提高电路的处理速度。本文首先介绍了使用ΣΔ调制器产生单比特数据流的原理。虽然ΣΔ调制器只使用1bit量化器(比较器),但是由于其采用了过采样和噪声整形的技术,使得其依然能达到比较高的精度。接着本文总结和设计了基于ΣΔ调制器的单比特的两种加法器和三种乘法器,对于每一种运算单元,本文都给出了时域和频域的仿真结果并对它们作了比较,结果表明第二类加法器和第三类乘法器的性能比较优秀。ΣΔ调制器的电路实现是集成电路设计的一个热点问题。基于有源积分器的ΣΔ调制器的性能会受到其使用的运算放大器的非理想性的影响,不容易实现宽带信号的处理,一般其能处理的信号带宽很难超过1MHz。本文设计了一种基于无源滤波器的宽带ΣΔ调制器,并给出了系统级和电路级的仿真结果。模拟结果表明,这种无源的调制器可以将输入信号的带宽扩展至10MHz,系统级和电路级的调制器动态范围能分别达到67dB和44dB。电路在TSMC 0.18um CMOS工艺上实现,当电源电压为1.8V时,功耗为14.5mW。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 引言

1.1 课题研究背景

1.2 论文的组织安排

第二章 ΣΔ调制器的原理

2.1 采样

2.2 量化

2.3 过采样的原理

2.4 噪声整形的ΣΔ调制器原理

2.4.1 一阶ΣΔ调制器

2.4.2 二阶及高阶ΣΔ调制器

2.4.3 高阶调整器的稳定性问题

2.4.4 其它结构的ΣΔ调制器

2.4.4.1 内插结构的ΣΔ调制器

2.4.4.2 级联机构的ΣΔ调制器

2.4.5 连续时间的ΣΔ调制器

2.4.6 离散时间和连续时间调制器的比较

2.5 本章小结

第三章 单比特信号处理系统的基本运算单元

3.1 单比特的加法器

3.1.1 第一类加法器

3.1.2 第二类加法器

3.2 单比特的乘法器

3.2.1 第一类乘法器

3.2.2 第二类乘法器

3.2.3 第三类乘法器

3.3 单比特加法器和乘法器的应用

3.4 本章小结

第四章 ΣΔ调制器的常用电路实现方式

4.1 ΣΔ调制器的电路常用实现方法

4.1.1 连续时间的ΣΔ调制器

4.1.2 基于开关电容的离散时间ΣΔ调制器

4.2 运算放大器的非理想性对ΣΔ调制器的影响

4.2.1 运算放大器的有限增益的影响

4.2.2 运算放大器的有限增益带宽的影响

4.2.3 运算放大器的其它参数对调制器的影响

4.3 本章小结

第五章 无源宽带ΣΔ调制器

5.1 基于无源网络的调制器的原理

5.2 无源调制器的参数选取与系统级仿真

5.3 无源调制器的电路实现

5.3.1 二阶滤波器

5.3.2 比较器的设计

5.3.3 16it D/A 转换器

5.3.4 时钟接口和输出接口

5.3.5 电路中的非理想性因素

5.3.6 仿真结果

5.4 版图设计

5.5 测试方案设计

5.5.1 测试前的准备

5.5.2 测试方案

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 未来工作的展望

致谢

参考文献

附录：硕士期间发表的论文

发布时间: 2007-06-11

参考文献

• [1].一种应用于手持音频设备中的低功耗Σ-△调制器设计[D]. 沈慧.浙江大学2006
• [2].高精度离散时间∑-△调制器的研究与设计[D]. 李华省.电子科技大学2014
• [3].20位三阶∑-Δ调制器设计[D]. 罗志国.湘潭大学2014
• [4].24位96KSPSΣ-Δ调制器的设计[D]. 倪春晓.电子科技大学2013
• [5].连续时间型Σ△调制器的系统级设计和建模方法[D]. 张翼.复旦大学2010
• [6].超低功耗10 bit Delta-Sigma 调制器设计[D]. 陈双文.北京交通大学2011
• [7].毫米波矢量调制器的研究[D]. 张敏.电子科技大学2011
• [8].电吸收调制器的数值模拟研究[D]. 高辉.黑龙江大学2010
• [9].高重频高压全固态浮动板调制器技术研究[D]. 戴大富.电子科技大学2007
• [10].二阶∑-△调制器结构研究与数据仿真[D]. 李坤.电子科技大学2009

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• [6].高精度Σ-Δ调制器的设计[D]. 孙振国.浙江大学2005
• [7].高速两阶sigma-delta调制器的研究与设计[D]. 朱颖.浙江大学2006
• [8].一种应用于手持音频设备中的低功耗Σ-△调制器设计[D]. 沈慧.浙江大学2006
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