一种新型两通道时间交织高阶ΣΔ调制器

为了减小两通道时间交织ΣΔ调制器中系数失配引起的折叠噪声以及降低调制器实现电路的复杂程度,提出了一种新的两通道时间交织高阶ΣΔ调制器．在传统调制器的噪声传递函数(NTF)中增加一个z为-1的零点,减小了NTF在高频处的幅值,从而减小了折叠到信号带宽内的噪声．以一个传统单通道单环4阶4位前馈分布型ΣΔ调制器结构为原型,运用块数字滤波器基本原理以及时域等效的方法,得到了其两通道时间交织结构的实现电路．该调制器电路前3级的两个通道能够共享运算放大器,减小了有源元器件的数目．对包含了系数失配的调制器进行了建模和仿真,仿真结果表明,该两通道时间交织高阶调制器能够有效地抑制折叠噪声,提高了调制器的性能．     

三阶级联∑△调制器的行为级建模

基于高阶∑△调制的过采样调制器为超大规模集成电路中的高分辨率模拟-数字转换提供了一种有效方法.该文探讨一种用于数字音频模数转换器的CMOS∑△调制器的设计.采用一种三阶级联的结构,具有输入范围和动态范围大的特点.利用MATLAB SIMULINK对时域的行为级仿真做了研究,并考虑到了级联结构中的失配效应.除此之外,该调制器在SMIC 0.18μmCMOS工艺下实现,经过了SPICE仿真的验证.通过对比行为级仿真结果和器件级仿真结果,找到了一条能足够精确并快速仿真级联∑△调制器的途径.在44.1 kHz的奈奎斯特转化频率下,仿真中的调制器达到了111dB的动态范围.     

高分辨主地震仪∑△A／D转换器的噪声整形

通过对∑△A／D转换器中的∑△A／D调制器的分析，提出了对∑△A／D转换器的噪声整形的基本理论，为设计具有高分辨率的地震数据集站提供了理论依据，结合∑△A／D转换器的具体电路结构，分析了基本环路滤波器和高阶滤波器滤波方式的噪声整形技术对A／D转换器分辨率的影响。结果表明，在∑△A／D转换器中，利用适当阶数的高阶∑△A／D转换器的噪声整形作用，可以使信号在A／D转换时的量化噪声转移到具有效信号频段之外，再使用数字滤波器除带外噪声后，可以有效地实现地震仪中24位高分辨率的模数转换。     

对调频发射机在中频偏移下的量化噪声分析

相位噪声是调频发射机的一个重要性能指标，而减小相位噪声的一个重要方法就是引入∑△调制器。在传统分析方法的基础上，对中频偏移条件下的相位噪声近似分析，得出量化噪声分析及其仿真结果，并导出选择∑△调制器的建议。     

高分辨率地震仪∑ΔA/D转换器的噪声整形

通过对∑ΔA/D转换器中的∑Δ调制器的分析,提出了对∑ΔA/D转换器的噪声整形的基本理论,为设计具有高分辨率的地震数据采集站提供了理论依据. 结合ΔA/D转换器的具体电路结构,分析了基本环路滤波器和高阶滤波器滤波方式的噪声整形技术对A/D转换器分辨率的影响. 结果表明,在∑ΔA/D转换器中,利用适当阶数的高阶∑Δ调制器的噪声整形作用,可以使信号在A/D转换时的量化噪声转移到有效信号频段之外,再使用数字滤波器滤除带外噪声后,可以有效地实现地震仪中24位高分辨率的模数转换.     

对调频发射机在中频偏移下的量化噪声分析

相位噪声是调频发射机的一个重要性能指标,而减小相位噪声的一个重要方法就是引入∑Δ调制器。在传统分析方法的基础上,对中频偏移条件下的相位噪声近似分析,得出量化噪声分析及其仿真结果,并导出选择∑Δ调制器的建议。     

考虑梳齿动态特性的微加速度计敏感结构等效电学模型

为确保Σ△(sigma-delta)微加速度计系统仿真的正确性,提出一种改进的敏感结构等效电学模型.在分析传统敏感结构等效电学模型局限性的基础上,研究了结构梳齿在外力作用下发生弯曲对闭环系统的影响和使∑△闭环反馈失效的机理,分析了梳齿弯曲对质量块所受静电合力的影响,结合传统电学模型,建立了包含梳齿弯曲因素的改进的等效电学模型.在微加速度计系统仿真中,利用敏感结构的传统模型并不能反映出调制器失效特性,输出显示调制器仍然正常工作,而利用所建立的敏感结构电学模型能够准确的表现出∑△反馈失效现象,为电路仿真的准确性提供了保障.     

一种基于类分数分频的Δ∑延时锁定环的设计

针对现有Δ∑延时锁定环中调制器的功耗问题,提出一种基于类分数分频的Δ∑延时锁定环的设计方法。通过使用分频器,降低Δ∑延时锁定环中调制器、电荷泵、相位选择器等模块的工作频率,由此减小设计难度,并解决了传统结构中的调制器功耗和相位切换的毛刺问题。同时采用自参考多相时钟和FIR噪声滤除技术解决了使用分频器造成的相位模糊以及量化噪声的恶化问题。测试结果表明,该结构可以在基于低频Δ∑调制中实现低于1ps的时域分辨率,并且获得与传统结构相当的时钟抖动性能。     

基于最小二乘的TIADC通道失配估计

针对时间交替(ADC)系统通道增益、直流偏移及时钟延迟失配的估计问题,提出一种基于最小二乘的通道失配估计方法.该方法不需要额外硬件电路,消除了对通道数量的限制.最后,通过蒙特卡罗仿真比较了所提出的方法获得的通道失配方差与Cramer-Rao下界(CRLB),并对实际400 Msps/12bit高速数字化仪通道失配进行了测量.仿真与实验表明,该方法精确度高,精确度受通道量化误差、杂散及谐波失真影响较小,并且能够有效获得实际系统的通道失配.     

高阶Delta-Sigma调制器噪声传输函数的设计

该文系统地描述了一种设计高阶delta-sigma调制器的方法,这种方法的优势在于不需要考虑稳定机制.该方法利用带外的增益和峰值信噪比的关系来判决最优的噪声传输函数,同时还讨论了DSM在稳定性和性能上的权衡.因此调制器传输函数的设计思路如下:首先找到NTF的带外增益、峰值信噪比和最大输入信号幅度之间的关系,然后在这个关系的辅助下就可以找到满足条件的NTF.     

高速∑-△ADC的误差校正方法研究

文章首先介绍∑-△A／D调制器的基本原理，包括过采样(Oversampling)，噪声成形(Noise Shaping)等技术，并针对多位量化MASH∑-△ADC中的DAC误差，设计并仿真了一种数字误差校正技术。此技术在后台运行，针对非常低的过采样比状态非常有效，适用于宽带转换器。     

新型数字下变频器的设计

提出了一种基于新型低比特位高阶∑-△调制器用于数字下变频器(DDC)设计的新思路.该∑-△调制器输出的比特位数比传统调制器要少得多,可以用它将高比特信号表示为低比特信号流,从而可在DDC的IF滤波器中用查表法替代乘法器,使得DDC的硬件实现更为简单,并且进一步提高了系统的工作频率.对DDC进行的仿真实验结果证明,这种DDC具有较高的工作频宽和抽取数等优良性能.     

△∑模数转换器中数字抽取滤波器的设计

抽取滤波器是过采样模数转换器中的重要组成部分。低字率、高采样频率的数字调制信号被转换成高字率、奈奎斯特频率采样的信号。该文介绍了应用于不同过采样率的通用数字抽取滤波器的设计，适用于一阶到七阶的△∑调制器，输入字长从1bit到32bit。设计和实现了一个过采样率为256的数字抽取滤波器，应用于三阶级联的△∑调制器。该抽取滤波器包括：级联积分梳状滤波器、补偿滤波器和一个窄带有限冲击响应半带滤波器。滤波器系数都采用CSD（Canonic Signed Digit）码实现。多级多采样率信号处理电路被用来实现补偿和半带滤波。整个滤波器经过了FPGA验证，输出正弦波的信噪比达到了110dB。     

用于微机械加速度计的亚微米工艺ADC设计

为了满足高性能微机械加速度计输出数字化的应用需求,基于亚微米工艺提出了一种16位高阶∑Δ模数转换器。采用五阶前馈单比特量化的方法,实现转换器低失真输出。前级积分器采用增益增强折叠共源共栅一级运放结构,提高低频增益,减少前级运放增益非线性对转换器失真的影响。应用积分器输出摆幅优化的方法和开关电容共模反馈电路的方案降低了整体功耗。测试结果表明,当采样频率为8MHz时,小信号输入失真度低于90dB;在低功耗模式下采样频率降低到4MHz,失真度接近90dB。这种高集成大动态范围的五阶前馈∑Δ模数转换器结构实现了16位输出精度,能够满足微机械加速度计的输出信号转换要求。     

用非对称微屏蔽线实现LiNbO_3光波导调制器

利用非对称微屏蔽线实现了一种新型结构铌酸锂光波导调制．并将传统中用于鳍线、微带线的谱域导抗法推广运用到这种以各向异性介质——铌酸锂为基底的半封闭的传输线中,分析、计算了该结构的色散特性、半波电压和调制带宽．结果表明,利用该结构实现电光行波调制器可以在很宽的频带内有效地减小调制器的速度失配,增加了调制带宽,是一种可行的方案．     

面积优化的高阶跳耦△-∑调制器的设计

该文设计实现了一个四阶的跳耦Delta-Sigma DAC.基于过采样技术和反馈控制技术,Delta-Sigma调制器在高精度数据转换器实现方面比其他方案有更多优势.这种拓扑结构对于系数的变化不敏感.为了以最优的方式实现调制器,给出了最小字长Delta-Sigma调制器的设计方法.调制器系数量化成了2的幂次,因此系数乘法可以通过移位操作实现,而同时调制器性能并未因此而下降.信噪比并未因为字长的减小而变化.     

使用模式分解方法的过孔串扰机制研究

提出了一种基于模式分解的高速互连电路中过孔串扰机制的快速求解方法.该方法将三维互连结构分解为在过孔位置处耦合的电源平面对结构和微带线结构,先单独分析3种结构,再将其级联以求解整个系统特性.与全波仿真方法相比,该方法在保证准确度的前提下,可将仿真时间从187min降低至4min.分析了电路板和过孔结构对系统性能的影响,发现频域串扰系数与电源平面结构在过孔位置处的传输阻抗成正比关系.在实际设计中,可通过减小电源平面对结构厚度、添加去耦电容和选择适当的过孔位置来减小串扰.时域仿真表明,合适的互连结构可将串扰噪声幅度降低至原有结构的2%.     

频率交织ADC系统中的误差研究

由偏置误差、增益误差、时间误差组成的通道失配误差和模拟实现误差是频率交织模数转换器（ADC）系统的两类主要误差源,会对系统全局性能产生恶化影响。该文针对频率交织ADC系统的误差进行了深入研究,研究结果表明引起实现误差的采样滤波器实际工作的频率响应是数学可测的,通道失配误差会造成输出信号频谱有规律地出现杂散尖峰。理论推导和仿真验证均证实增益误差和时间误差引起的输出杂散频率位置相同但相位有差异,而偏置误差引起的尖峰幅值则与输入频率无关,这对开展误差补偿及校准工作具有支撑作用。     

二极管型红外探测器数字输出型读出电路

为实现红外焦平面数字化输出,设计了一款片上集成行列级读出电路,适应于SOI(silicon on insulator)二极管型非制冷红外探测器阵列.读出电路包括一个连续时间增量型二阶sigma-delta调制器和一个输出缓冲器,其中二阶sigma-delta调制器包括跨导模块、跨导运算放大器构成的积分器模块、电流型DAC反馈模块以及比较器.基于此提出的读出电路架构,采用直接数字量化的方式,完全省去了前端模拟放大单元电路.利用连续时间增量型二阶sigma-delta调制器对输入信号驱动要求低的特点,该电路可直接处理SOI二极管型红外探测器输出的相对微弱的电压信号,并输出数字信号.基于SMIC 0.35μm CMOS工艺对电路进行了设计并流片验证,供电电压5 V,读出电路版图通道宽度小于30μm,适应探测器像素尺寸.测试结果表明, 60帧频读出时,读出性能良好,输出噪声9μV,单通道功耗450μW,面积0.092 mm~2.该读出电路相比于普通片上集成行列级读出电路,减小了面积和功耗,简化了整个红外成像系统,适用于低功耗、低噪声、高集成度的大面阵数字化红外传感器成像系统.     

用非对称屏蔽线实现LiNbO3光波导调制器

利用非对称微屏蔽实现了一种新型结构铌酸锂光波导调制。并将传统中用于鳍、微带线的谱域导抗法推广运用到这种以各向异性介质－－铌酸锂为基底的半封闭的传输线中，分析、计算了该结构的色散特性、半波电压和调制带宽。结果表明，利用该结构实现电光行波调制器可以在很宽的频带内有效地减小调制器的速度失配，增加了调制带宽，是一种可行的方案。