高精度音频多位sigma-delta调制器设计

设计一个内部采用4位量化器的二阶单环多位sigma-delta调制器。为解决反馈回路中多位DAC元件失配导致的信号谐波失真问题,该sigma-delta调制器采用CLA(Clocked averaging algorithm)技术提高多位DAC的线性度,同时采用动态频率补偿技术增加积分器的稳定性。调制器信号频率带宽为24kHz,过采样率(OSR)为128,采用尺寸为0.5μm的CMOS工艺,工作电压为5V。测试结果表明:在输入信号频率为20kHz时,信噪比(SNR)达103dB,调制器输出信号无杂波动态范围为102dB;整个调制器功耗为87mW,芯片总面积为2.56mm2。     

一种16位1-kHz88-μW Δ-Σ模数调制器

分析了一个应用于测量的16位精度开关电容Δ-Σ模数调制器.该调制器采用3阶1位单环包含局部谐振器的前馈结构,在保证其具有较大的输入信号允许范围的同时引入零点优化来提高信号/噪声失真比.整体电路使用TSMC 0.35μm混合信号CMOS工艺,采用Spectre进行仿真.结果表明,在信号输入带宽为1 kHz、超采样率128条件下,调制器的动态输入范围为102 dB;在信号为-3.5 dB满幅输入时,其最大信号/噪声失真比为97.84 dB.此外,在1.5 V供电电压下,调制器的功耗仅为88μW,表现出较好的低功耗高精度性能.     

Sigma-Delta调制器的设计与仿真

提出一种基于线性系统分析和仿真拟合的5阶数字Sigma-Delta调制器的设计方法.Simulink仿真结果表明:与过采样率为64的4阶调制器比较,所设计的5阶Sigma-Delta调制器在过采样率降低到只有32的情况下,输出信噪比可以达到104dB,比前者改善了6dB.因此,在相同过采样率下,该5阶调制器可以得到更宽的信号带宽.     

用反相器实现积分的低压低功耗级联型ΔΣ调制器

针对传统级联型ΔΣ调制器中运算放大器(OTA)增益要求过高和功耗过大的问题,提出了一种用反相器实现积分的级间反馈级联型低压低功耗调制器。该调制器采用带有级间反馈的级联型结构,从系统上消除了传统级联结构中传递函数失配的风险,大大降低了模拟积分器的设计要求,不再需要高电源电压、高增益的OTA实现积分来保证传递函数的精确性。此外,采用低增益、低功耗的C类反相器实现积分功能,节约了芯片功耗和面积,用0.5μm互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺设计了一个两级级联的四阶ΔΣ调制器,仿真结果表明,所设计的调制器版图核心面积仅为858μm×525μm,调制器可工作在低至1.4V的电源电压下,在信号带宽为3.9kHz、过采样率为128的情况下,信噪失真比(SNDR)最大为99.8dB,平均电流消耗仅为58.6μA。该调制器适用于低频信号的高精度处理,具有低压低功耗优势。     

一种新型级联∑△调制器系统结构

针对传统高阶级联∑△调制器结构电路复杂和对运算放大器的增益和线性度要求较高的缺点,提出了一种新型的2-3两级5阶多位量化器级联EA调制器系统结构.该结构的第1级采用2阶多位量化器的低失真∑△调制器结构,减小了运算放大器的非线性有限增益对调制器性能的影响.第2级采用信号传递函数等于单位增益的单环3阶∑△调制器,而不是传统级联结构中1阶或2阶∑△调制器,降低了电路的复杂程度.系统仿真结果表明:在最大增益为70 dB的非线性运算放大器增益、±0.2%的随机数模转换误差的非理想条件下,该调制器的最大信号噪声失真比能够达到95 dB.     

一种新型级联ΣΔ调制器系统结构

针对传统高阶级联ΣΔ调制器结构电路复杂和对运算放大器的增益和线性度要求较高的缺点,提出了一种新型的2-3两级5阶多位量化器级联ΣΔ调制器系统结构.该结构的第1级采用2阶多位量化器的低失真ΣΔ调制器结构,减小了运算放大器的非线性有限增益对调制器性能的影响.第2级采用信号传递函数等于单位增益的单环3阶ΣΔ调制器,而不是传统级联结构中1阶或2阶ΣΔ调制器,降低了电路的复杂程度.系统仿真结果表明：在最大增益为70 dB的非线性运算放大器增益、±0.2%的随机数模转换误差的非理想条件下,该调制器的最大信号噪声失真比能够达到95 dB.     

一种用于助听器的1-V 110-μW 105.5-dB 20-kHz CT-ΣΔ调制器

设计了一种应用于助听器的4阶连续时间单环单比特量化ΣΔ调制器.采用有源RC积分器实现连续时间前馈环路滤波.通过采用2级AB类放大器同时实现了低电压下积分器的低功耗和大电压输出摆幅.提出了用固定延时锁存比较结果的方法,消除了由量化器的信号相关延时带来的负面影响.调制器采用中芯国际0.13μm工艺,通过仿真显示,在20kHz信号带宽和128倍过采样率条件下,调制器的信号噪声失真比可以达到105.5dB.在1V电源电压下,调制器功耗仅为110μW.     

一个0.9 V电源电压16位300 μW音频ΣΔ调制器

设计了一个应用于0.9 V电源电压,精度达16 bit,功耗仅为300μW的音频ΣΔ调制器.调制器采用了前馈单环三阶结构,以降低整个调制器的功耗;并采用时钟自举电路以实现低电压下CMOS开关的良好导通.芯片采用SMIC 0.18μm一层多晶六层金属工艺进行设计和仿真,芯片核心部分面积为0.7 mm×0.66 mm.后仿真结果显示该调制器在20 kHz的音频信号带宽范围内信噪比可达93 dB.     

一种双采样38-μ W92-dB8-kHz带宽ΣΔ调制器

提出了一种应用于助听器的单环3阶开关电容ΣΔ调制器,采用双采样技术通过提高过采样率来改善调制器的性能,详细分析了双采样中电容失配的影响.为进一步降低功耗,OTA采用了class-AB结构,并对后级的运放进行了缩放.采用栅压自举技术消除了低压下CMOS开关的开通电阻由于栅源电压变化而引起的非线性问题.整个调制器过采样率128.后仿结果表明,在SMIC 0.13μm CMOS MIX Signal工艺下,输入信号为2 kHz时该调制器在8 kHz信号带宽内,达到了92 dB的信噪失真比.在1 V电源电压下功耗仅为38μW.核心版图面积为0.25 mm2.     

低电压低功耗音频Σ-Δ ADC调制器设计

针对应用于音频设备中的∑-ΔADC,提出一款改进的∑-ΔADC调制器.该调制器结构改进传统调制器的结构并对调制器系数进行优化,克服传统∑-ΔADC调制器结构的缺点,同时对调制器中的两个关键电路即OTA放大器和比较器也进行优化,极大改善了OTA放大器和比较器性能.改进后的调制器具有低电压、低功耗、高精度和较好的鲁棒性的特点.该调制器采用1.2 V低电压供电,过采样比(OSR)为128,采样频率为6.144 MHz,信号带宽为20 kHz.基于SMIC0.11μm的工艺下,完成了∑-ΔADC调制器的版图设计,并最终流片成功.芯片流片后的成测结果表明,调制器的信噪比达到102.4 dB,有效位达到16.7 bit,调制器的整体功耗仅1.17 mW左右,整个调制器的版图的面积仅为0.122 mm2左右.调制器的成测性能指标表明,该调制器是音频芯片中∑-ΔADC电路的良好选择.     

无参考输入的双话筒噪声抵消

介绍了一种双通道的噪声抵消系统 .传统的频谱减法的语音增强需要预先知道噪声的特性 .但是 ,噪声的平稳性和可分离性在许多实际应用场合都无法满足要求 .提出采用两路话筒输入 ,以便动态获得噪声频谱的方法 .采用自适应校正滤波的同步算法 ,利用语音信号的相关性同步两路信号中的语音 ,通过抵消其中的语音成分获得噪声的频谱特性 .实验证明该方法能够获得很好的同步效果 .在获得噪声频谱的基础上用频谱减和维纳滤波两种方法进行了噪声抵消的对比实验 .对 0dB信噪比输入的信号可以获得约 9dB信噪比的提高 .用维纳滤波处理后的语音比频谱减法残留较低的“音乐声” .在非平稳条件下对噪声仍具有一定的跟踪能力     

二阶Sigma-Delta ADC自适应量化算法及电路实现

分析了二阶Sigma-Delta ADC(SDADC)量化反馈电平对SNR的影响,提出了自适应量化算法及其电路实现.该算法能够检测输入信号的强度、自适应调整量化反馈电平的大小,并在调制器的输出端用数字电路矫正自适应量化引入的输入信号幅度的增长.仿真结果表明,所提出的算法能同时解决由于输入信号强度的减小和量化器过载而引起的SNR下降问题,使得自适应Sig-ma-Delta ADC(ASDADC)的SNR与输入信号的强度无关,且输入动态范围扩大至满幅.     

部分反馈信息下多用户多输入多输出下行链路的容量优化

针对多用户多输入多输出下行链路中，基于部分信道状态信息反馈的联合发送方法不能有效抑制多用户间相互干扰的问题，提出了一种支持各用户信号独立检测的多用户联合发送方案．该方案只需要各用户信道响应矩阵的主右奇异向量作为反馈信息，在计算预处理矩阵时引入正变化操作，与已有方案相比，在增加少量前馈信息的条件下，可以最小化多用户问相互干扰，提升系统容量．仿真结果表明，所提出的方案能够提高检测信干噪比，降低系统的平均误码率，在发送、接收天线数为4、平均发送信噪比为20dB时，系统容量比无正交化时提高了1倍以上．     

基于3×3耦合器的分布反馈激光器振动传感解调算法

本文采用分布反馈(DFB)激光器作为传感头,搭建了一种基于3×3耦合器的光纤振动传感系统。在基于微分交叉相乘算法(NPS)的基础上,提出了一种新的解调算法——反演微分交叉相乘算法(iNPS)。算法利用3×3耦合器三路对称的优点,采用3×3耦合器输出的两路信号反演出第三路信号,对三路信号校正后采用NPS算法对振动信号进行解调,系统采用两个光电探测器,与传统的NPS算法相比,降低了系统的成本及复杂程度。对iNPS算法与使用两路信号进行解调的微分交叉相乘算法(NRL)进行仿真分析,比较了两种算法在不同输入振动信号的信噪比和3×3耦合器的不同对称度条件下的解调结果。结果表明,在振动信号信噪比为32 dB的情况下,iNPS算法的信纳比比NRL算法信纳比提高了37.4 dB,总谐波失真率(THD)下降了28%。并且iNPS解调算法可以在3×3耦合器三路信号不对称的情况下解调出振动信号。     

一种降低对数域滤波器噪声和功耗的方法

针对现代电子设备微型化的需要,对数域滤波器更适合于低电压工作,动态偏置技术可以降低电路系统的噪声和功耗.文中提出了一种动态偏置应用于对数域滤波器中的方法,可以在不改变滤波器传输函数的情况下降低对数滤波器噪声的功耗.以一个三阶差分对数域滤波器的设计为例说明了动态偏置技术的应用.Pspice模拟结果表明,与恒定偏置滤波器相比,当输入信号为最大允许输入信号的1/10时,动态偏置滤波器的输出噪声和功耗分别下降了约17dB和12dB,但滤波器的动态范围基本保持与最大输入信号时相同.     

基于GaAs pHEMT 2.5~4.3 GHz驱动功率放大器芯片设计

为了实现低噪声、高线性度、中功率的指标特性,设计了一款基于GaAs pHEMT工艺的2.5~4.3 GHz驱动功率放大器（power amplifier,PA）,该PA设计采用共源共栅级驱动共源极放大器的双级放大结构,其中共源共栅级驱动放大器可实现良好的隔离度,采用负反馈技术实现输入阻抗匹配和级间阻抗匹配,选取共源极放大器实现高线性度指标。经过流片加工后,实测结果显示,该PA在2.5~4.3 GHz频段可实现25.5±1 dB小信号增益,可以满足5G无线通信系统中Sub-6G频段的典型驱动功率放大器的指标要求,具有广泛的市场应用前景。     

放大电路中串联与并联反馈的判别方法

本文给出了将放大电路中的反馈网络与输入端连接点对地短路后,根据输入信号是否能加至放大器件输入端进行串、并联反馈判别的方法。     

反射型光纤信号干涉调制器

利用光纤传输系统中菲涅耳反射所产生的反射回波和多光束干涉效应设计了一种反射型光纤信号干涉调制器.实验中从X型光纤耦合器输入端输入光波,从输出端输出光波并入射到晶体表面上.将调制信号以电压形式加载于压电陶瓷管用共伸缩振荡来控制光纤端与晶体表面间距离,光信号在光纤端面与晶体表面发生菲涅耳反射产生的回波发生多光束干涉效应,实现对反射光的调制,从光纤耦合器的回波端输出被调制的回波光信号.这种光纤信号调制器主要针对光的振幅调制,实验中获得调制度约为44%,信噪比约为13 dB,带宽约为200 kH z.具有价格低廉、调制度高的特点,可应用于光纤传输信号的调制及信号斩波等.     

CO-OFDM 系统中基于线性预处理的新相位噪声抑制算法

针对相干光正交频分复用（coherent optical orthogonal frequency division multiplexing,CO-OFDM）系统中相位噪声引起的载波间干扰（inter-carrier interference,ICI）问题,提出了一种基于线性预处理的新判决反馈相位噪声抑制算法。该新算法改进了线性预处理部分,利用循环前缀与OFDM符号固有的相关性,在时域进行简单的线性组合运算,充分利用了OFDM符号中冗余信息。仿真分析表明,在激光器线宽为200 kHz且误码率（bit error rate, BER）为10－4时,与判决反馈相位噪声抑制算法和一次迭代的判决反馈相位噪声抑制算法相比,该新算法BER曲线的信噪比（signal to noise ratio,SNR）分别改善了3 dB和1 dB,有效地降低由ICI引起的错误平层。     

多频互控信号的同步接收

提出了利用集成电路实现多频互控信号的同步接收方法，分析了系统呼损概率大小，给出了主要电原理图和实验结果．结果表明，在输入信号幅度不小于－４０ｄＢ的条件下，系统工作可靠．