【摘 要】
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由过采样和噪声整形技术实现的Σ-ΔADC,是当前高精度ADC的主流结构。在数字音频、语音编码等领域具有广泛的应用。并且,其高精度主要是由它的核心部分——Σ-Δ调制器所决定
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由过采样和噪声整形技术实现的Σ-ΔADC,是当前高精度ADC的主流结构。在数字音频、语音编码等领域具有广泛的应用。并且,其高精度主要是由它的核心部分——Σ-Δ调制器所决定。 本文经过深入的分析调制器的基本原理,设计了一种适用于音频的16位24KHzΣ-Δ调制器。首先,在确定调制器拓扑结构、过采样率、阶数、量化位数和优化系统级间参数后,通过Matlab/Simulink工具进行考虑非理想因素的系统级仿真,得到SNR为106dB,等效位数为17.32bits,满足设计要求。 然后采用SIMC0.18μm CMOS工艺进行电路级设计,包括开关电容积分器、一位量化器、两相非交叠时钟电路、反馈 DAC与带隙基准电压源等,并利用 Cadence中的Spectre仿真器进行仿真测试,进而构建整个调制器的系统电路;最后,完成各个模块及系统的版图设计,在Assura工具中DRC和LVS验证通过,再对它们进行LPE和后仿真,得到的结果均与电路级结果有所偏差,但依旧满足要求。 本文Σ-Δ调制器采用单环三阶、单比特量化形式,在电源电压为1.8V,过采样率为128,采样时钟频率为6.144MHz,输入正弦信号的振幅为0.1V,频率为24KHz时,测得调制器系统SNR为86.5dB,等效位数约14.1bits,静态功耗为2.68mW,适合应用于高保真音频领域,其版图总面积约为1.05mm×0.61mm,核心面积约为0.88mm×0.44mm。
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