第七章结论与展望
第七章结论与展望
7.1结论
∑.出狮C现已成为高精度ADC设计的一种切实可行的解决方案。虽然∑.△的
思想很早就提出来了,但由于∑.△涉及很多的数字信号处理问题,所以直到大规模
数字电路芯片能实现时,∑.△调制器才成为集成电路设计中的一种受欢迎的技术。
在高级音频领域,由于对ADC的精度要求非常高,故传统奈氏ADC很难满足要
求,∑.AADC是最好的选择。同时,∑.址mC最大的应用领域是音频领域。提高
∑.△ADC精度的手段主要有:提高过采样比、增加调制器阶数和增加量化器位数。
而在∑.山∞C中使用多位量化器除了有助于提高转换器精度外,还能减少整体功耗
和提高∑.出mC的稳定性。因此,多位量化器用在许多∑.山如C特别是高质量音频
ADC的设计中。为了适应高级音频的发展需求,开展了高精度∑.出①C的研究。
本文在讨论∑.出∞C基本原理的基础上,分别从系统结构级、开关电容级和电
路级对高精度∑一△ADC进行了研究,主要工作和研究成果可以总结为:
(1)在对∑.△ADC理论和电路等方面进行系统的研究后,完成了一款音频18位
单环2阶4位∑.出~DC设计工作。芯片采用0.35岬CMOS工艺,实测芯片有效位
数为16.8位,双通道ADC总功耗为180mW,芯片总面积约为3.18mm×4.2mm=
13.4mm2,达到了预定的设计目标。
(2)详细分析了∑.△ADC理论。分析了传统奈氏采样率ADC的两个主要工作过
程:采样和量化过程。基于ADC的各种性能指标定义,对∑.△ADC的采样和量化
过程进行了系统的分析。首先,利用过采样理论,得到了过采样率和系统信噪比
的关系。其次,多位量化器的使用减小了量化噪声功率,通过计算分析,量化出
了量化器位数和信噪比、有效位数的关系。可以看出过采样和多位量化器的使用
极大地提高了∑.山∞C系统的精度。∑.△ADC使用噪声整形技术,使得所需频带内
的噪声能量呈s甜(x)的功率分布,极大地降低了信号带内的噪声功率。因此,
∑.出mC的精度与系统阶数或级数密切相关,在稳定前提下,更高的阶数或级数可
以获得更高的精度。为了降低功耗和面积,∑.出mC系统的阶数、过采样率和量化
器位数具有折中的关系,合理分配其值,可以得到较好的ADC性能。
(3)基于Matlab模型,对二阶∑.出mC进行了行为仿真并确定了关键模块的性
能要求。系统分析了∑.AADC电路中的非理想因素如运算放大器的有限直流增益、
有限带宽和摆率、开关非线性、采样电容热噪声、时钟抖动等对∑.出∞C性能的影
响,从而可以深入了解电路设计的要求。在分析这些非理想特性的基础上,使用
Matlab软件进行系统建模和仿真,得出最终ADC系统的性能仿真结果。
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