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10-16位旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器中Sigma-Delta調(diào)制器設(shè)計(jì)

2022年電子技術(shù)應(yīng)用第3期

谷軍1，2，張國(guó)華1，2，朱曉宇2

1.江南大學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇無(wú)錫214000；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)第五十八研究所，江蘇無(wú)錫214000

摘要： 設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于10-16位旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器的Sigma-Delta調(diào)制器，調(diào)制器為二階結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上增加了斬波調(diào)制器電路祛除閃爍噪聲，通過(guò)積分器的電荷比例改善運(yùn)放的動(dòng)態(tài)范圍，并利用Cadence仿真軟件中的Spectre工具對(duì)調(diào)制器進(jìn)行VerilogA建模，并對(duì)其性能進(jìn)行仿真，此外，利用仿真軟件MATLAB軟件對(duì)調(diào)制器進(jìn)行FFT頻譜分析，并比較兩者之間的仿真結(jié)果，根據(jù)仿真結(jié)果顯示，該調(diào)制器的設(shè)計(jì)滿足10-16位轉(zhuǎn)換器的使用要求。

關(guān)鍵詞： Sigma-Delta調(diào)制器頻譜分析斬波穩(wěn)定技術(shù)

中圖分類號(hào)： TN432
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211958
中文引用格式： 谷軍，張國(guó)華，朱曉宇. 10-16位旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器中Sigma-Delta調(diào)制器設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(3)：45-48.
英文引用格式： Gu Jun，Zhang Guohua，Zhu Xiaoyu. Design of sigma-delta modulator 10-16 bits for resolver digital converter[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(3)：45-48.

Design of sigma-delta modulator 10-16 bits for resolver digital converter

Gu Jun1，2，Zhang Guohua1，2，Zhu Xiaoyu2

1.College of Computer Internet of Things Engineering，Jiangnan University，Wuxi 214000，China； 2.The 58th Research Institute of China Electronics Technology，Wuxi 214000，China

Abstract： In this paper, a sigma-delta modulator for 10-16 bit resolver digital converter is designed. The modulator is a second-order structure. On this basis, a chopper modulator circuit is added to eliminate the flicker noise. The dynamic range of the operational amplifier is improved by the charge ratio of the integrator. The VerilogA model of modulator is established by using Spectre tool in Cadence simulation software, and its performance is simulated. In addition, the simulation software MATLAB is used to analyze the FFT spectrum of the modulator, and the simulation results between them are compared. According to the simulation results, the design of the modulator meets the requirements of 10-16 bit converter.

Key words : sigma-delta modulator；spectrum analysis；chopper stabilization

0 引言

隨著VLSI技術(shù)的高速發(fā)展，集成電路的速度已然不再是設(shè)計(jì)中的短板，以速度換取精度成為了轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中的共識(shí)，過(guò)采樣技術(shù)也成為了轉(zhuǎn)換器中最為廣泛采用的技術(shù)之一。Sigma-Delta ADC(Σ-Δ ADC)最早出現(xiàn)于1962年，是使用廣泛的過(guò)采樣ADC，它是所有電路非理想性的最穩(wěn)定的ADC。Σ-ΔADC在目前大多數(shù)字混合系統(tǒng)中占有重要地位，例如模擬電路與強(qiáng)大的數(shù)字處理環(huán)境之間的接口電路^[1-3]。它們最適于慢速和中速轉(zhuǎn)換,例如檢測(cè)裝置、數(shù)字語(yǔ)音和音頻應(yīng)用。與奈奎斯特ADC相比，Σ-ΔADC主要增加了Σ-Δ調(diào)制器與數(shù)字抽取器，后者占據(jù)了大部分ADC芯片面積，比調(diào)制器消耗更多的功耗^[4]。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣保持電路送入調(diào)制器中，在調(diào)制器中信號(hào)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼流，該數(shù)字碼流經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除高頻噪聲并將其采樣率降至奈奎斯特頻率，得到最終數(shù)字輸出。調(diào)制器完成采樣及量化的功能^[5]。本文研究的目的是為10-16位旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)一種可靠的Σ-Δ調(diào)制器，優(yōu)化其性能。

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作者信息：

谷軍1，2，張國(guó)華1，2，朱曉宇2

(1.江南大學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇無(wú)錫214000；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)第五十八研究所，江蘇無(wú)錫214000)

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