一种高二阶级联结构Sigma-Delta调制器系统的制作方法

【技术领域】

[0001]本发明涉及有线以及无线通信领域，特别是一种高二阶级联结构Sigma-Delta调制器系统。

【背景技术】

[0002]目前，在有线和无线通信的最新发展中，要求Sigma-DeltaADC能不断增加其输入信号的带宽和输出精确度。MASH结构调制器的每一级都采用固有稳定的低阶结构，保证了整体系统的稳定性，这一特点也使得其在低过采样率的宽带应用中成为一个很好的选择方案。然而提高精确度也就是要提高信噪比，通常可以采取的方式是增加过采样率、增加电路阶数或者级数、提高量化器位数。

[0003]首先，增加过采样率会带来很高的采样频率Fs，从而增加电路功耗。而且高采样频率的实现受到工艺技术的限制。其次，在单环电路结构中，增加阶数也即是增加积分器的个数，极易引起系统不稳定。对于MASH结构，增加级数将使得电路形式更为复杂，电路中器件更多，也会增加版图设计的难度和芯片的面积。此外，多位量化调制器中需要使用多位的DAC，需要额外增加校准器件，将会提升电路的复杂度。因此为了在避免上述问题的同时获得较高的精确度，可以通过降低噪声的方式来实现。在现有结构的基础上，若是能进一步提高电路的噪声抑制能力，充分减少信号带内的量化噪声分布，就能获得理想的精确度。基于这一思想，提出了本发明中的创新结构。

【发明内容】

[0004]有鉴于此，本发明的目的是提出一种高二阶级联结构Sigma-Delta调制器系统，进一步提高电路的噪声抑制能力，充分减少信号带内的量化噪声分布，能获得理想的精确度。

[0005]本发明的装置采用以下方案实现:一种高二阶级联结构Sigma-Delta调制器系统，包括两级级联的单环结构，第一级单环结构包括依次连接的第一积分器、第一加法器、第一量化器Ql以及第一反馈环路，第一级单环结构的信号传递函数为STF1(Z),噪声传递函数为NTF1 (z);第二级单环结构包括依次连接的第二积分器、第二加法器、第二量化器Q2以及第二反馈环路，第二级单环结构的信号传递函数为STF2 (z)，噪声传递函数为NTF2 (z);所述高二阶级联结构Sigma-Delta调制器系统还包括一条级间模拟路径，所述的级间模拟路径的始发端与第二级单环结构的第二积分器的输入端相连，所述的级间模拟路径的结束端连接至第一级单环结构的第一量化器Ql的输入端；所述的级间模拟路径上设置有一传递函数H(Z) = 2ζ

[0006]进一步的，所述第一积分器与第二积分器的传递函数为ITF(Z) = Z-Vd-Z-1)。

[0007]进一步的，所述第一消除逻辑模块STF2d(Z) = STF2(Z),所述第二消除逻辑模块NTFld(Z) = NTF1(Z)0

[0008]进一步的，所述第一级单环结构的信号传递函数STF1(Z)等于1，噪声传递函数NTF1(Z) = K10

[0009]进一步的，所述第二级单环结构的信号传递函数STF2(Z)等于1，噪声传递函数NTF2(Z) = K10

[0010]与现有技术相比，本发明在原有的基本MASH结构的基础上，通过在调制器的两级间增加一条额外的模拟路径，可实现调制器的噪声整形阶数增加二阶。在具备高噪声抑制能力的同时也提高了电路的利用率，简化了电路的复杂度。

【附图说明】

[0011]图1为本发明的系统框图。

[0012]图2为本发明的实施例应用于MASH 1_1结构的系统框图。

[0013]图3为本发明实施例的输出信号频谱波形。

[0014]图4为本发明实施例的SNDR随输入信号幅度变化曲线。

[0015]图5为本发明实施例的Z—1模块的电路结构图。

[0016]图6为本发明实施例的Z—2模块的电路结构图。

【具体实施方式】

[0017]下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

[0018]如图1所示，本实施例提供了一种高二阶级联结构Sigma-Delta调制器系统，包括两级级联的单环结构，第一级单环结构包括依次连接的第一积分器、第一加法器、第一量化器Ql以及第一反馈环路，第一级单环结构的信号传递函数为STF1 (z)，噪声传递函数为NTF1 (z);第二级单环结构包括依次连接的第二积分器、第二加法器、第二量化器Q2以及第二反馈环路，第二级单环结构的信号传递函数为STF2(z)，噪声传递函数为NTF2(z);所述高二阶级联结构Sigma-Delta调制器系统还包括一条级间模拟路径，所述的级间模拟路径的始发端与第二级单环结构的第二积分器的输入端相连，所述的级间模拟路径的结束端连接至第一级单环结构的第一量化器Ql的输入端；所述的级间模拟路径上设置有一传递函数H(Z) = 2ζ

[0019]在本实施例中，所述第一积分器与第二积分器的传递函数为ITF(Z) = Z-1/(l_z O。

[0020]在本实施例中，所述第一消除逻辑模块STF2d(Z) =STF2(Z),所述第二消除逻辑模块 NTFld (z) =NTF1(Z)0

[0021]在本实施例中，所述第一级单环结构的信号传递函数STF1(Z)等于1，噪声传递函数 NTF1 (z) = 1-z'

[0022]在本实施例中，所述第二级单环结构的信号传递函数STF2(Z)等于1，噪声传递函数 NTF2 (z) = 1-ζΛ

[0023]较佳地，本实施例中，如图1所示，X(Z)为输入信号，E1(Z), E2(z)为量化噪声，Y(z)为输出信号。其中Lnl(Z)和Lsl (z)模块为第一级调制器的环路滤波器，对于低通输入信号，滤波器模块通常用一个或几个积分器来实现，积分器传递函数表示为ITF(Z) = Z-1/(Ι-z—1)。滤波器将噪声推出信号带外，从而实现噪声整形。Ql对信号进行量化，通常由比较器来实现。量化过程中产生的量化噪声在频域模型中等效为加性白噪声。第一级的量化噪声E1 (z)作为第二级的输入信号。STF2d(Z)和NTFld(Z)组成数字消除逻辑模块，为了消除E1(Z)保留E2(z)，要求数字模块和模拟部分有较好的匹配效果，使得STF2d(Z) = STF2(Z),NTFld(Z) =NTF1 (z)o除此之外还具有一条级间模拟路径。该路径由第二级积分器前端连接到第一级的量化器前端。该路径上包含一个传递函数H(Z) =2夕-2_2的模块，使得级联结构调制器的第一级也起到了噪声整形的作用。

[0024]特别的，将第一级中积分器和数字逻辑模块用具体的结构实现，得到电路结构如图2。如图2所示，图2中除了级间路径之外的基本结构为一个MASH 1-1结构。该结构第一级为信号传递函