【摘 要】
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Sigma-delta DAC采用过采样和噪声整形技术来实现数模转换,充分利用现代VLSI高速、高集成度的优点,同时避免了元器件失配对D/A转换器精度的限制,成为高精度数模转换器设计的
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Sigma-delta DAC采用过采样和噪声整形技术来实现数模转换,充分利用现代VLSI高速、高集成度的优点,同时避免了元器件失配对D/A转换器精度的限制,成为高精度数模转换器设计的主流方向。 通过理论分析研究,提出∑-△DAC的整体架构,建立系统仿真模型。其中插值滤波器由三级半带滤波器和积分梳状滤波器级联构成,对输入信号实现128倍过采样。根据半带滤波器的传输特性,本设计对滤波器系数进行CSD编码,并采用折叠结构来设计实现插值滤波器,运用移位器和加法器代替乘法运算,从而在很大程度上简化了电路结构,同时具有良好的通带和阻带特性;∑-△调制器基于稳定性、量化精度和硬件消耗等各方面的平衡,采用4阶、5比特输出的MASH(2-2)结构,该调制器通带内信噪比高,能很好的抑制带内噪声,且结构简单,只需加减器、延时器和量化器就可实现,节约硬件资源和功耗。 运用 Matlab对设计进行系统仿真和频谱分析,输出信号的理论信噪比达到了130dB,满足16 bit数字音频信号应用所需的精度,保证了整个系统的可行性;然后给出∑-△DAC的硬件实现结构,并采用Verilog HDL硬件描述语言对电路进行RTL级描述,通过Quartus仿真平台进行功能仿真,并下载到FPGA开发板测试验证。测试结果表明,当输入位宽为16bit,频率为11.025kHz,采样率为44.1kHz的数字正弦波信号时,输出信号的实测信噪比达到了90dB,精度大于16bit,满足设计要求;最后通过自动布局布线进行版图设计。
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