关键字 |
| σδ调制器、信噪比、动态范围、量化噪声,有效的比特数(第三) |
介绍 |
| 现代社会依赖于信号处理。广泛应用于通讯设备、医疗设备、自动化生产设备、电脑、武器、导航设备、工具等。[1]由一个信号处理系统的第一步是将考虑信号转化为一种形式,可以由一个电路进行处理。有时一个专用机电系统(称为一个传感器)需要信号并将其转换成电压,电荷或电流信号,有时信号很容易在这些形式之一。信号处理需要执行可以从非常简单的操作(如放大)极其复杂的涉及到几个参数的计算,如标准差、光谱组成、相关系数等。[2]模拟电信号处理的基本属性是每个操作将被关联到一个退化的信噪比(信噪比)。因此,如果大量的模拟信号处理(ASP)被执行时,随机工件(噪声)将积累,以及由此产生的信号可能不代表的期望信号所需的意义。这项工作的重点几乎完全放在delta-sigma调制作为选择技术为A / D和D / A转换。基于过采样和量化误差形成的组合技术,[1]ΔΣMs实现高度的模拟电路缺陷不敏感,从而使他们一个不错的选择(在许多情况下最好的)来实现嵌入式模拟数字接口在现代systems-on-chip (soc)集成纳米CMOS [3]。尽管所有的上述优势,这种调制器有一些实际问题和贸易相关的能耗,硅面积等,必须考虑优化性能。本文的组织结构如下:第二部分给出了不同区块的长效磺胺的概述,第三部分提供了实现一阶SDM,第四节提供了不同的顺序和不同信噪比的限制OSR,第五部分提供了结论的基础上进行比较。 |
构建块的σδ调制器 |
| 答:在抽样 |
| 在信号处理、采样过程的采样信号采样频率明显高于两倍的带宽或被采样信号的最高频率。过采样有助于避免混叠,提高分辨率,降低噪音。过采样的过程是增加采样频率通过生成新的数字样本基于已知样本的值。 |
| 在采样因素:据说一个采样过量信号采样过量β系数,定义为 |
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| 地点: |
| •fs是采样频率 |
| •B信号的带宽或最高频率;奈奎斯特率是2 b。 |
| b .量化,量化误差。 |
| 离散域的连续信号幅度量化。这个continuous-to-discrete变换的振幅产生一个错误,通常称为量化误差。量子化本身介绍基本限制在一个理想的ADC的性能。它会降低输入信号的连续值的质量水平映射到一组有限的离散的水平 |
| 图1 (a)展示了一个理想的传输特性量化器,e代表量化误差的地方。这个错误是一个非线性函数的输入信号,如图1所示(b)。注意,如果x是局限于全面输入范围(−XFS / 2, XFS / 2),量化误差是有界的,(−Δ/ 2,Δ/ 2),与量化步骤,定义为相邻量化器的输出水平之间的分离。只要量化器不超载| e |≤Δ/ 2。量子化水平的数量很大,那么权力的量化噪声是白色σe2 =Δ2/12 = 1/3Δ= 2。 |
| c .噪声整形 |
| 过采样ADC和DAC的准确性可以增加通过应用方法降低量化噪声。的方法inband噪音频率的利益。这种现象被称为噪声整形,量化误差概念生成的输入信号的差异,,从一个模拟版本的量化器输出,是由一个过滤器传递函数,通常被称为噪声传递函数(NTF),可以是高通的类型或带阻类型。低通采样过量信号,低频inband组件的量化噪声可以通过微分器在z域传递函数是: |
| NTF (z) = (1 - z 1) L - (3) |
| L表示过滤器的顺序。[3] |
| d .集体:σδ调制器 |
| 一个σδ调制器包含反馈回路,包含一个循环过滤循环的前进的道路上。取代量化器的线性模型,Fig.线性采样系统的结果。 |
| 分析了 |
| v (n) = u (n - 1) + e (n) - e (n - 1)。 |
| 因此,数字输出包含一个延迟,否则不变的复制品模拟输入信号u,分化和版本的量化误差e .微分误差e抑制它的频率相比非常小的采样率fS。一般来说,如果回路滤波器增益高信号带,带内量化“噪音”是强烈减毒,现在通常被称为噪声成形过程。 |
实现 |
| 一阶σδ调制器实现使用MATLAB[4],通过提供输入参数作为OSR = 32,量子化水平= 8专门DelSig工具箱的使用。图3(一个)显示的大小反应NTF,图3 (b)显示长效磺胺的时域分析,图3 (c)显示长效磺胺的频域分析 |
信噪比的限制和比较量化的水平 |
| 不同的过滤器的顺序从n = 1到n = 8不同OSR范围从16到1024年,图为密谋意味着信噪比的限制。图4显示了不同信噪比的变化对OSR和订单二进制低通σδ调制器。 |
| 量化器和过滤器在调制器中引入了误差,减少SNDR。signal-to-noise-plus-distortion比率(SNDR)的滤波器所需的输出信号功率除以相应的噪声和失真大国的总和。典型的过滤应用程序要求的输出滤波器的SNDR高于最低指定值SNDR(规范)。的一系列信号SNDR需求满足的定义是可用的动态范围(UDR)的过滤器。 |
结论 |
| 从上面的调查,得出量化器的顺序有点提高了峰值信噪比的值可以实现较低的OSR,一定程度后OSR的增加不会影响信噪比的值。还,一个特定水平的量化与OSR (OSR = 8)的增加,信噪比突然增加,第三增加和降低量化噪声的增加。 |
表乍一看 |
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| 表1 |
表2 |
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数据乍一看 |
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引用 |
- J。罗莎,¢σδ调节器:教程概述、设计指南,和国家的艺术调查¢,IEEE事务电路和系统上——我,卷58号1,页1 - 2,2011年1月。
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