一种适用于音频调制的混合架构低功耗Σ-Δ调制器

随着电子信息技术的发展,移动便携电子设备不断进入人们生活的各个方面.应用在模数混合信号系统的性能也在不断提高.模数转换器作为模数混合信号系统中核心的组成部分,ADC的性能水平直接决定了使用它的系统的性能水平.由于集成电路元件间匹配精度的限制,在同一工艺条件下,SARADC很难实现高精度,而Σ-ΔADC采用了过采样和噪声整形技术,大大降低了对元器件匹配的要求,易实现高精度,但量化器单元电路功耗较高,针对这些特点,提出了一种将SARADC和Σ-ΔADC相结合的架构——2阶5位Σ-Δ混合架调制器.其在传统Σ-ΔADC的结构上去除Flash型量化器,用低功耗的SAR型ADC作为量化器,保持了Σ-ΔADC的高精度特点,基于开关电容、积分器和采用动态比较器的逐次逼近型ADC来实现.ADC中的积分器采用运算跨导放大器(OTA)实现,前馈调制器中的多位量化器和模拟加法器由SAR模数转换器实现,模拟无源加法器嵌入到由电容器阵列和动态比较器组成的SAR ADC中,其中动态比较器无静态功耗.该芯片基于SMIC 180 nm CMOS工艺设计和验证,芯片版图的有效面积为0.56 mm2.通过对该调制器芯片的后仿真分析,验证了其方案可行性.仿真测试芯片电源电压1.8 V,以3.2 MS/s采样频率对输入的0～25 k Hz正弦波进行采样,峰值SNR=126 dB,芯片总功耗3.6 m W.     

一种MASH结构Σ-ΔADC的指数自适应算法与实现

提出了一种用于级联结构(multi-stage noise shaping,MASH)Σ-ΔADC的自适应算法,并给出了电路实现方式.该算法采用Σ-ΔADC的输出估计输入信号幅度,在不改变噪声传输函数(noise transfer function,NTF)的前提下,通过改变调制器的缩放系数,得到自适应的信号传输函数(signal transfer function,STF),从而使输出信噪比(signal to noise ratio,SNR)在自适应范围内与输入信号幅度保持独立,并给出了具体的实现方法.另外,通过改变调制器最优系数适用范围的方法,将Σ-ΔADC的量化范围提高至满幅.     

1种1.2V供电电压14位的2步增量放大型ADC

为了降低传统增量型Σ-ΔADC在同精度情况下的量化时钟周期数,提高转换速率,提出了1种采用粗细量化的2步式增量放大型ADC.该ADC采用SAR ADC先进行6位粗量化,再采用增量型Σ-ΔADC进行8位高精度位的细量化,通过数字码拼接完成最终量化结果.同时引入了1种增益自举C类反相器技术,有效地降低了供电电压和整体功耗.该ADC使用0.18μm标准CMOS工艺进行了电路实现,在1.2 V供电电压,1 MHz采样频率、10 k S/s的转换速率的情况下,达到了81.26 d B的信噪失真比(SNDR)和13.21位的有效位数(ENOB),最大积分非线性为0.8 LSB.并且该ADC的整体功耗为197μW,可用于低电压低功耗的仪器测量和传感器等领域.     

Σ-ΔADC调制器中的模拟电路设计

在简要介绍Σ-ΔADC基本原理的基础上,分析了Σ-Δ调制器的噪声特性,并对调制器自上而下的设计方法做了介绍。结合实际的性能要求,重点对模拟电路部分设计中的关键以及设计方法进行了详细分析,并给出了有关的电路结构和仿真结果。     

直径为2与3的符号图的上可嵌入

设Σ=(G,σ)是直径为2和3连通的简单符号图,G是Σ的基础图.若Σ扭转等价Δ_2-图或Δ_3-图,则Σ的Betti亏数ξ(Σ)=2,否则Σ是上可嵌入的,即ξ(Σ)≤1.     

用于Σ-Δ数模转换器的重构滤波器的设计

基于重构滤波器在Σ-Δ数模转换器(Σ-ΔDAC)中的作用,选用有限冲击响应滤波器来满足重构滤波功能,并采用Kasier窗函数法设计滤波器系数.提出了一种用电阻抽头网络与电流源组合从而实现滤波器系数的方法.Matlab仿真结果表明,该电路性能满足设计要求.     

高精度Σ-ΔADC中的数字抽取滤波器设计

设计1个应用于高精度sigma-delta模数转换器(Σ-ΔADC)的数字抽取滤波器。数字抽取滤波器采用0.35μm工艺实现,工作电压为5V。该滤波器采用多级结构,由级联梳状滤波器、补偿滤波器和窄带有限冲击响应半带滤波器组成。通过对各级滤波器的结构、阶数以及系数进行优化设计,有效地缩小了电路面积,降低了滤波器的功耗。所设计的数字抽取滤波器通带频率为21.77kHz,通带波纹系数为±0.01dB,阻带增益衰减120dB。研究结果表明:该滤波器对128倍过采样、二阶Σ-Δ调制器的输出码流进行处理,得到的信噪失真比达102.8dB,数字抽取滤波器功耗仅为49mW,面积约为0.6mm×1.9mm,达到了高精度模数转换器的要求。     

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.     

宽带Σ-Δ锁相环路的相位噪声抵消技术

根据传统的小数分频锁相环中的采样保持方案,提出了宽带Σ-Δ锁相环中采样保持技术的实现方案.方案的采样时刻由首先出现的参考时钟信号或分频器信号的上升沿决定,可以在采样前为补偿电流和电荷泵电流提供足够的时间以保证它们在积分器上的完全积分,从而解决了使用相位内插的Σ-Δ锁相环中电荷泵电流脉冲与补偿电流脉冲间的匹配问题.仿真结果表明,使用采样保持单元后可以显著降低环路中的相位噪声和杂散噪声.     

宽带Σ-Δ波形产生器中器件速率对信号频谱的影响

阐述了宽带Σ-Δ波形产生器的基本原理,并在此基础上分析了高速器件速率对实际信号波形带来的失真,以及对宽带Σ-Δ波形产生器中信号频谱的影响,建立了相应的数学模型和公式推导,进行了频谱分析和比较.仿真结果表明,高速器件速率会给信号的频谱带来一定程度的失真,使带内信号高端部分产生衰减,信噪比降低.     

基于TD-SCDMA的波形发生器中频率合成器的研究和设计

简单介绍了频率合成技术,利用Σ-Δ技术对分数频率合成器进行了研究和设计。该频率合成器主要的子单元电路包括Σ-Δ调制器、压控振荡器和环路滤波器。最后利用ADS软件对所设计的频率合成器进行了性能仿真,结果表明,本文设计的频率合成器可以满足88MHz～132MHz动态范围的高精度、高稳定度的时钟信号输出,并且通过算法能够实现88MHz～132MHz动态范围时钟信号的灵活切换。     

双重子Σ~*Δ(ST=0(5/2))和Σ~*Δ(ST=3(1/2))态的结构

在推广的手征SU(3)夸克模型下,研究了带有一个奇异夸克的双重子态Σ*Δ(ST=052)和Σ*Δ(ST=312)的结构.结果表明,尽管手征SU(3)夸克模型和推广手征SU(3)夸克模型短程力的机制完全不同,但两种模型下给出的定性结果是一样的,即这两个双重子态都是束缚态,能量在Σ*Δ道之下却在ΛπΔ道之上.在推广手征SU(3)夸克模型下,Σ*Δ(ST=312)态的结合能比Σ*Δ(ST=052)态的结合能大.     

基于Σ-Δ和虚拟仪器技术的微弱信号高精度检测

简述了精确紫外辐射定标中微弱信号检测系统的设计,介绍了影响系统稳定性的因素及其解决方法,着重讨论了微弱信号检测系统中硬件的实现.采用Σ-Δ技术和虚拟仪器技术[1],为解决紫外辐射定标中微弱信号的检测提供了一种有效的方法.     

Freyd范畴的一点注记

设(,Σ,Δ)是三角范畴,记Δ0是所有可裂三角构成Δ的满子范畴.给出Freyd范畴U()和V()与范畴B()=Δ/Δ0之间的关系.     

用路径指数预测吡啶衍生物的标准生成焓

用因子分析方法获悉吡啶衍生物的标准生成焓(ΔfHm(PDDs,g))和分子的路径指数(Pi)之间具有明显的正相关性.通过回归分析得到ΔfHm(PDDs,g)与Pi的线性方程为ΔfHm(PDDs,g)=a+ΣbiPi+Σcifi·     

应用于宽带Δ-∑ ADC的多级运算放大器

为提高运算放大器的带内增益和带宽,提出了一款应用于长期演进(LTE)接收机中宽带Δ-∑模数转换器(ADC)的四级运算放大器.该运算放大器采用前馈Gm-C和密勒补偿相结合的混合型频率补偿方法,以保证运算放大器的稳定性.文中采用0.13μm1P6M CMOS工艺设计了一款高性能的四级运算放大器,并将该运算放大器应用于宽带Δ-∑ADC中.测试结果显示:该运算放大器在1.5 V供电电压下可获得72.8 d B的直流增益、442 MHz的增益带宽积和101 V/μs的转换率;在相同的功耗和带宽下,该放大器的带内(0~10 MHz)增益比传统的两级放大器提高了6 d B以上;采用该运算放大器的宽带Δ-∑ADC在10 MHz的信号带宽下具有68 d B的信噪比和78 d B的无杂散动态范围.     

Engel群上Yang不等式的推广

本文研究了Engel群上sub-Laplace算子的Dirichlet问题{-ΔEu=λu在Ω内u=0在Ω上,其中ΔE=X_1~2+X_2~2为Engel群上的sub-Laplace算子,X1,X2为Engel群上的左不变向量场.利用Chebyshev不等式及算子特征值、特征函数的性质得到了此问题特征值的不等式kΣi = 1(λk+1-λi)α≤2~(1/2)(kΣi=1(λk+1-λi)βkΣi=1(λk+1-λi)2α-β-1λi)1/2其中,α∈R,β≥0且α2≤2β.当α=β=2时即为Yang不等式,所以上述不等式是Yang不等式的一个推广.     

用于温度传感芯片的开关电容积分器的设计

设计了一种应用于温度传感芯片的全差分开关电容积分器.在温度传感芯片中,Δ-Σ调制器接收温度传感模块输出电压信号,并将模拟的电压信号转换成对应的数字信号.全差分开关电容积分器是Δ-Σ调制器中最核心的元件,它把接收到的温度传感器模块输出的模拟信号转换为数字信号.在开关电容积分器的实际设计中,存在MOS开关的导通电阻和电荷注入、时钟溃通、采样尖峰等非理想因素.本文对这些非理想因素做了详细的分析,设计了一种全差分的开关电容积分器,可以抵消开关电容中电荷注入和时钟溃通带来的电压误差.同时,本文设计了一种全差分共源共栅放大器,可以很好的满足积分器的要求,从而提高整个系统的性能.     

小数分频频率合成器中Σ-Δ调制器设计与实现

介绍了一种应用于小数分频频率合成器的Σ-Δ调制器的设计,该调制器采用三阶级联的MASH1-1-1结构,并利用流水线技术,提高了调制器的工作频率.电路设计采用Verilog HDL硬件描述语言实现,基于QuartusⅡ工具进行测试验证,结果表明,调制器最高工作频率为240.56MHz.最终采用SMIC 0.18μm CMOS工艺,完成了电路版图设计.芯片面积为34 148.5μm2,芯片总功耗为1.284mW,与传统设计相比,面积降低了31.23%,功耗降低了46.14%.     

隐色道对奇异数为-1双重子态结构的影响

自从COSY实验证实了六夸克奇特态ΔΔ双重子存在以来,目前对这一研究得到理论和实验的广泛重视.本组曾提出了手征SU(3)夸克模型并在这一框架下对ΔΔ双重子态进行了正确的预言,与实验结果是一致的.研究表明隐色道(CC)效应对ΔΔ双重子态的影响很大.在此框架下利用共振群(RGM)方法,进一步研究了隐色道效应对奇异数为-1的Σ*Δ双重子自旋单态的影响.结果表明单道计算的结合能为32.2MeV,耦合道时变为39.5MeV,可以看出隐色道耦合对Σ*Δ系统结构有较大影响.