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.     

过采样Σ-ΔADC的原理及单片机实现方法

论述了过采样Σ-ΔADC的基本原理及结构,分析了Σ-Δ调制器的频域传输特性和系统的信噪比,给出了实现不同的A/D转换精度必须满足的条件和用单片机实现Σ-ΔADC的具体方法和电路.实际使用表明,该方法测量结果可靠,具有实用价值.     

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。     

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.     

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...     

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。     

二阶多比特Sigma-Delta ADC中的自适应量化算法

针对二阶多比特Sigma-Delta ADC的量化电平对信噪比的影响,提出了自适应量化算法(AQ).该算法可根据输入信号的幅度变化,动态地调节多比特ADC的参考电平,从而改善二阶多比特Sigma-Delta ADC在小幅度输入时信噪比下降的问题.在此基础上,运用动态电阻匹配的方法,进一步减小了由于反馈数字模拟转化器(DAC)电阻不匹配带来的非线性噪声.仿真结果验证了该算法的有效性.     

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。     

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.     

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.     

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.     

数字基带信号直接传输系统的研究与设计

数字基带信号的直接传输会随着传输距离的增加而使得信号幅度逐渐衰减.为了提高传输质量,提出了一种基于高速模数转换器和最小二乘法自适应均衡的软阈值数字基带信号直接传输方法,使用模数转换器的接收机替代传统的均衡器芯片,对波形进行多级量化,并在自适应均衡后输出信号.首先使用高速模数转换器接收非屏蔽双绞线传输的基带差分信号波形,然后通过软阈值自适应均衡算法进行信号整形,最后将每个二进制数据位软信息组成的多级数据序列作为Turbo译码器的输入信号.电路实验中,在发送端通过1个199 m和1个201 m的非屏蔽均匀铜质双绞线输出12.5 MHz伪随机序列,实现了数字基带信号的时钟提取以及软阀值的均衡输出.该方法延长了数字基带信号的传输距离,同时也保证了数字基带信号的传输质量.     

基于RBF神经网络的头相关传输函数的个性化建模方法

采用主成分分析方法提取头相关传输函数(head-ralated transfer function,HRTF)的个性化系数,计算了影响HRTF的人体参数的拉普拉斯得分,并联合Pearson相关系数提取出对HRTF影响显著的关键人体参数;构建了径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络,学习关键人体参数到头相关传输函数个性化系数的非线性映射模型,利用简单的人体参数测量估计出待测者的个性化头相关传输函数.通过实验仿真与偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)法比较可知,RBF神经网络个性化学习方法的性能优于PLSR法     

自适应滤波器在提高持续正弦信号采样精度中的应用

针对如何提高ADC转换精度问题,提出自适应正弦滤波方法。对于已知频率信息的信号的测量,按照最小均方误差准则自动调节自适应正弦滤波器的系数,以使滤波器的输出信号与所需测量的信号达到最佳逼近,根据自适应算法收敛结果即可精确得到所测信号幅值和相位。并用MATLAB验证了该方法的有效性,结果证明自适应滤波方法改善了ADC精度和信噪比,相当于提高了ADC的转换位数。     

信噪局部方差自适应的小波阈值滤波

为了在去除高斯噪声的同时更有效地保持图像的边缘和细节,提出了信噪局部方差自适应的小波滤波方法.根据图像与高斯噪声的小波系数的分布特征,提出了一种信噪局部方差自适应的阈值.同时,鉴于无噪图像的小波系数具有平滑连贯性,提出一种连续的、可微的且无限逼近原小波系数的阈值函数.阈值依据信噪强度对信号系数与噪声系数进行区分,阈值函数依据阈值对小波系数进行量化处理,以去除噪声.实验结果表明,所提出的方法对图像去噪所得的PSNR(peak signal to noise ratio)和SSIM(structural similarity index)值以及图像的视觉效果,相对于现有的小波去噪方法有较大的提升,在彻底去除高斯噪声同时,更有效地保持图像的边缘和细节.     

LTE-A系统中基于RS的信号均衡的SINR估计算法

为了提高先进的长期演进(LTE-advanced,LTE-A)移动通信系统的传输效率,研究了提高子带的信干噪比(signal interference ratio,SINR)估计精度的问题,提出了一种利用参考信号(reference signal,RS)的信号均衡估计SINR的算法,该算法通过本地RS和均衡后的RS的方差计算SINR,与直接利用最小二乘法(least square, LS)计算参考信号接收功率(reference signal received power,RSRP)和干扰噪声(noise)得到SINR的传统算法相比,在增加有限复杂度情况下,SINR的估计精度有明显提高,特别是在终端处于高速移动?多普勒效应比较明显的信道环境下,SINR估算性能提升更加明显,从而提高系统的传输效率?     

可区分回波通道变化和双端话音的检测算法研究

自适应声回波对消器中,可区分回波通道变化EPC(Echo Pass Change）和双端话音DT(DoubleTalk）的检测算法非常重要,以确保自适应滤波器在EPC时更新权系数,在DT期间冻结权系数. 提出了两种检测算法:算法1利用自适应滤波器误差信号的平均幅度,并结合误差信号和自适应滤波器输出信号的互相关系数来区分DT和EPC;算法2借助一个辅助滤波器来完成EPC和DT的检测,同时能加快主滤波器的收敛. 仿真结果表明,所提出的检测算法能有效区分EPC和DT,提高了回波对消器性能.     

输入隶属函数不均匀分布时典型模糊控制器的结构分析

针对两输入 (e,Δe)一输出 (u)的典型模糊控制器 ,输入隶属函数为三角形、全交迭、不均匀分布 ,输出隶属函数为单点、均匀分布 ,当采用线性控制规则和 Sum - Product推理方法时 ,证明了输出的解析表达式是一个全局的二维多值继电器与一个局部的线性 PD控制器的和。进而对最常用的输入变量各取 5个模糊集的情况进行了详细分析 ,并将理论结果应用于倒立摆的模型参考模糊自适应控制     

输出隶属函数不均匀分布时典型模糊控制器的结构分析

针对两输入 (e,Δe)一输出 (Δu)的典型模糊控制器 ,其输入变量采用三角形、全交迭、均匀分布的隶属函数 ,输出变量采用不均匀分布的单点隶属函数 ,当采用线性控制规则和 Sum- Product推理方法时 ,推导了输出的解析表达式 ,分析了其结构特性和极限特性。进而对最常用的输入变量各取 5个模糊子集的情况进行了详细分析 ,研究了输出隶属函数参数对典型模糊控制器性能的影响 ,并将理论结果应用于倒立摆的模型参考模糊自适应控制     

一种时间交织ADC的时间失配后台校准算法

利用输入信号的自相关特性设计了一种用于时间交织模数转换器(ADC)时间失配误差的自适应数字后台校准算法,该算法利用输入信号的自相关特性以及统计的方法,在后台将子通道的输出作相关运算以估计失配误差,再利用基于farrow结构的分数延时滤波器进行误差校正.误差估计部分和校准部分构成一个反馈环路,可以实现误差的实时跟踪和校正.Matlab仿真结果表明:当输入信号归一化频率为fin/fs=0.096 88时,经校准后,系统的SNR提高11dB以上,校准效果明显.该算法适用于任何类型的输入信号,且在硬件实现方面也比较简单,farrow结构实现的滤波器只用3~5阶就可以满足校准精度要求,特别适用于工程实现.