基于FPGA的∑-△数模转换器的设计与实现

摘要

随着数字信号处理技术的发展，电子系统对数模转换器的要求也越来越高，采用传统技术生产的数模转换器在精度和处理速度方面已经很难满足现在高精度转换的要求。而采用了总和增量调制技术与过采样技术的数模转换器在精度和速度这两个重要指标上都有了很大地提高，很好地满足了市场的需求。目前，采用了这两项技术的数模转换器已经被应用于许多领域，例如高精度转换，智能电子设备以及高端的电子仪器中等。本实验通过采用高阶的调制器，使得转换器在精度和速度方面有了明显的提高。
　　在高阶过采样数模转换器设计中，最重要的两点就是要解决噪声的非线性以及系统的不稳定性问题，本设计围绕以上两个难点展开。首先介绍了噪声整形技术，然后又对过采样技术的基本原理进行了介绍，最后基于以上两项技术设计出符合本设计需求的达到
　　16bit精度的满量程输入范围的四阶过采样数模转换器。通过MATLAB的行为级仿真验证，以16位的音频信号为输入，最终测得该系统的信噪比达到了90dB，能够处理的信号带宽达到了20kHz，调制器能够稳定工作的输入幅度范围为0-0.6Vret,以上指标均满足了本设计要求。最后在ALTERA公司生产的DE2 FPGA开发板上对所设计的数模转换器进行了硬件实现与验证。
　　现今大多数芯片都是已经成型的，不能嵌入到其他的系统中。由于本设计是在FPGA平台上设计实现，因此可以将其作为一个基本模块嵌入到其他相关系统中，方便其他的实验设计，因此该实验设计具有一定的实用性。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 DAC的研究现状

1.3 研究内容

1.4 论文章节安排

1.5 本章小结

第2章Σ-△数模转换器基本结构与原理

2.1 理想数据转换器的基本结构

2.2 量化噪声模型

2.3 数模转换器的主要参数

2.4 过采样基本原理

2.5 几种常用的过采样调制器

2.6 高阶过采样调制器稳定性的分析

2.7 本章小结

第三章Σ-△数模转换器的设计与MATLAB仿真

3.1 高阶过采样调制器设计中的难点与解决办法

3.2 Σ-△数模转换器的设计与仿真

3.3 本章小结

第四章Σ-△ 数模转换器的FPGA实现和功能验证

4.1 FPGA设计简介

4.2开发板简介

4.3Σ-△数模转换器的综合设计与仿真

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢