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∑-△A/D转换技术近年来逐渐受到重视,这主要是由于采用该技术的A/D转换器能够达到很高的分辨率(16位以上),并且具有一系列的优点:通常传统的Nyquist转换器的模拟部分需要比较高的精度,而且它们还需要有对噪声和外界干扰很强的抵抗能力;而过采样转换器则由于采用了过采样技术和噪声频率整形技术,因而有效地衰减了输出信号的带内量化噪声,提高了输出带内信噪比,而且避免了元器件失配对A/D转换器精度的限制,使得实现高精度的模/数转换成为可能。
本篇论文旨在对多位量化∑-△调制器的工作原理与设计方法加以探索和研究,具体涉及的是一个应用于数字音频的三位量化二阶∑-△调制器的设计工作,其预期分辨率为16位。本文首先对∑-△调制器的发展现状以及相关原理做了简要介绍,然后采用自上而下的设计流程对多位量化∑-△调制器进行了设计。其中,设计流程分为两部分:系统结构的设计和电路实现。在系统结构的设计中,本文除选定系统相关参数及架构外,还结合现有的动态单元匹配技术,提出了一种新型的实现方案。该实现方案除能够消除由于内部D/A转换器单元不匹配所造成地非线性影响外,还能够有效地衰减由于比较器存在输入失调电压而给系统引入的谐波失真,从而提高了多位量化系统的性能。此外,本文在这一部分中还详细地分析了∑-△调制器中非理想因素对于系统性能的影响。最后,本文讨论了系统中各个模块具体电路结构的实现,并给出了各个模块及整个系统的仿真结果。本设计已经流片,所采用的工艺为SMIC的0.18μm3.3VCMOS(1P6M,Mixed-signal)工艺。