文档介绍：华侨大学
硕士学位论文
高精度宽带ΣΔ调制器的研究与设计
姓名:郭召波
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:凌朝东
20100601
华侨大学硕士学位论文高精度宽带ΣΔ调制器的研究与设计
论文摘要

作为数字通信系统和信号处理系统中的模拟接口部件,ADC的作用是及
其重要的。这些转换器采用标准CMOS工艺实现,不仅Nyquist频率不断增加,
而且系统对精度和线性度的要求也越来越高。而在众多不同结构的ADC中,
Σ∆ADC转换器采用过采样、噪声整形以及数字滤波器技术,较好地折衷了速
度和精度,成为了用于通信系统等领域中ADC的极佳选择。但是,无线通信
的飞速发展给Σ∆ADC的带宽和功耗都提出了更高的要求,故未来Σ∆ADC的研
究热点将会是如何提高其带宽和降低其功耗。而Σ∆调制器作为Σ∆ ADC的关键
部分,其性能直接决定了整个ADC的性能,是Σ∆ADC设计的难点和重点。基
于Σ∆ADC的发展趋势,本文对宽带Σ∆调制器进行了研究与设计。
文章首先介绍了Σ∆调制器的基本原理,提出了一套单环高阶调制器系统
的设计流程,包括调制器噪声传递函数的设计方法、优化方法以及调制器系
数的优化方法。本文针对一些主要的非理想因素对调制器性能的影响进行了
详细分析,并建立了系统级模型。接着讨论了级联Σ∆调制器的系统设计,并
提出了一种适合于宽带应用的2-2四阶2位级联Σ∆调制器的系统结构。
采用 TSMC 1p6m µm 的工艺完成了四阶多位级联Σ∆调制器的电路
设计。调制器的电源电压为 V,工作频率为 64MHz,调制器的带宽达到了
2MHz,精度 15 位以上。调制器的动态范围达到了 90dB。在输入信号为幅值
为- dB 满刻度,频率为的正弦信号时,调制器的 SNDR 为
98dB,几乎达到了预定的目标。
关键词:SNDR,Σ∆调制器,过采样,量化噪声。
华侨大学硕士学位论文高精度宽带ΣΔ调制器的研究与设计
ABSTRACT

As interface devices being well-suited to the implementation of analog
interfaces in munication and signal processing systems ,
Analog-to-digital converters play an essential role in moderm life. These data
conversions which can be integrated in standard CMOS technologies are meeting
stringent resolution and linearity requirements at increasing Nyquist conversion
rates. Among the wide variety of ADC architectures, Σ∆ADCs that use the
techniques of over-sampling, noise-shaping, and digital filtering is an optimum
candidate to meet the performance requirements munication systems and
other field because it provides an efficient way of trading off speed for resolution.
With the development of munication, wideband applications require
larger bandwidth for Σ∆ ADCs the future study of Σ∆ ADCs will concentrate on
the field of how to increase the bandwidth and reduce the power. The Σ∆
modulator is the ponent of Σ∆ ADCs, and the performance of the
modulator directly determines the performance of the ADCs. According to this
development trend of Σ∆ ADCs, this dissertati