【摘 要】
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数字信号处理技术不断发展,ADC日益引人关注。随着应用场景的不同,衍生发展了不同种类的ADC。如:高速ADC,高分辨率ADC等。随着音频、精密仪器等领域的快速崛起,Sigma Delta ADC由于其高分辨率得以快速发展,并在相关领域得以应用。Sigma Delta ADC主要包含两部分:一部分为采用过采样技术和噪声整形技术的Sigma Delta调制器;一部分为采用抽取方式实现的数字滤波器。本文
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数字信号处理技术不断发展,ADC日益引人关注。随着应用场景的不同,衍生发展了不同种类的ADC。如:高速ADC,高分辨率ADC等。随着音频、精密仪器等领域的快速崛起,Sigma Delta ADC由于其高分辨率得以快速发展,并在相关领域得以应用。Sigma Delta ADC主要包含两部分:一部分为采用过采样技术和噪声整形技术的Sigma Delta调制器;一部分为采用抽取方式实现的数字滤波器。本文首先对比不同结构的调制器,确定了本文调制器结构为前馈式MASH结构。然后分析了传统前馈式MASH2-2调制器结构,总结其不足之处,提出新的前馈式MASH2-2结构。对改进后的MASH2-2结构调制器分别在MATLAB和Cadence中搭建模型仿真。为得到高分辨率的调制器结构,进一步分析前馈式MASH2-1-1结构调制器,在原有参数基础上,进一步优化系统参数。分别在MATLAB和Cadence中搭建模型仿真。结果表明当信号采样频率为4.096MHz,信号频率为4KHz,过采样率为128倍时,MASH2-1-1结构调制器更易达到高信噪比。然后在Cadence中采用verilog A模型对MASH2-1-1结构调制器进行全差分开关电容电路建模仿真,将调制器输出导入到MATLAB中计算其信噪比和有效位数;数字抽取滤波器作为Sigma Delta ADC的另一组成部分,由采用了递归结构的CIC滤波器和采用了等纹波设计方法的半带滤波器级联而成。对数字抽取滤波器在MATLAB中进行设计分析及建模仿真,并在Xilinx ISE中编写硬件描述语言对滤波器进行实现。仿真结果表明,MASH2-1-1结构的调制器可达到24位的有效位数;CIC滤波器实现32倍降采样,两级半带滤波器实现4倍降采样,级联后的数字抽取滤波器可实现对调制器采样频率的128倍抽取。
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