【摘 要】
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随着集成电路技术的飞速发展,数字电路的各方面性能得到了极大提升,人们也越来越希望在数字域中进行信号处理,在这个背景下,作为模拟信号与数字信号转换桥梁的模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）成为研究的热点与重点。Sigma-Delta ADC以其高精度的特点在音频、高精度测量仪器等领域中备受重视。Sigma-Delta ADC主要的功能模块为调制器与数字抽取滤波
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随着集成电路技术的飞速发展,数字电路的各方面性能得到了极大提升,人们也越来越希望在数字域中进行信号处理,在这个背景下,作为模拟信号与数字信号转换桥梁的模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）成为研究的热点与重点。Sigma-Delta ADC以其高精度的特点在音频、高精度测量仪器等领域中备受重视。Sigma-Delta ADC主要的功能模块为调制器与数字抽取滤波器。针对调制器,采用一个较高的过采样率得到较高的精度和较简单的结构。依据信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）不低于123d B,有效位数不低于20位的设计指标,通过系统级的分析确定了1位量化,3阶1024倍过采样率的关键参数,从电路结构的复杂程度出发,确定了单环前馈式结构;分析了实际电路中的非理想因素,建立了调制器的非理想行为级模型,通过系统级扫描仿真的方式确定了各项非理想因素对调制器输出精度的影响,基于TSMC0.18μm CMOS工艺进行调制器电路级设计。电路级仿真结果显示,调制器的输出精度为133.3d B,有效位数为21.85位。数字抽取滤波器部分主要从实现面积与功耗的角度出发,在系统级设计合理的指标,在算法级进行优化,结合大量的寄存器传输级（Register Transfer Level,RTL）级仿真,缩短了各级滤波器的输出字长,进一步节省了硬件开销的同时保证了功能的正确;幅度补偿滤波器采用二阶内插多项式结构的FIR滤波器,不仅有较好的效果,硬件开销也大幅减小;两级半带滤波器均采用了多相分解结构并共用相同的系数,不仅省去了冗余的运算,也简化了电路结构。采用正则有符号数（Canobic Signed Digit,CSD）编码技术简化滤波器系数,实现了无乘法结构。完成了数字电路的综合以及Sigma-Delta ADC版图的设计,并进行整体的混合后仿真。仿真结果表明,在输入信号频率为343.75Hz,幅度归一化0.6倍,时钟频率1.024MHz条件下,ADC的输出信噪比为126.0d B,有效位数为20.64位,满足设计指标。
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