基于Sigma-Delta调制器的数模转换器的研究和设计

摘要

由于受工艺条件的限制，普通结构的数模(D/A)转换器难以实现和满足目前高转换精度的要求。由于Sigma-Delta DAC使用了数字技术，它不受温度的影响，可以在一片可编程逻辑器件中实现，并且避免了在D/A转换器中使用匹配电阻，不仅价格更便宜，而且其转换是线性的。因此近几年来Sigma-delta方式大受好评，并被广泛应用于数字音频系统中。 本文从信号处理的角度出法，分析了过采样比和SDM阶数对量化噪声抑制的影响，设计了Sigma－delta DAC的数字部分，包括128倍的插值滤波器，4bit的4阶调制器，还有多位DAC中的动态参数匹配模块（DEM），用于抑制DAC元件失配产生的噪声。 内插滤波器由2个半带滤波器和一个2阶梳状滤波器构成，对滤波器系数进行了CSD编码，用移位相加代替了乘法运算，减小了硬件的规模；Sigma－delta调制器，我们采用双声道设计，用时分复用来控制不同声道的处理，采用查找表的方式替代了反馈乘法操作，整个实现过程采用ASIC设计方法，尽量减少硬件规模，并对调制器系数进行优化，避免乘法操作；DEM模块的设计，我们采用了树状结构，此结构相对于其他形式的DEM具有硬件实现简单高效的特点。