∑-△ADC的降采样滤波器的设计与实现
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2020-10-19
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∑-△ADC的降采样滤波器的设计与实现的降采样滤波器的设计与实现
降采样滤波器作为过采样∑-△A／D转换器的重要组成部分，用于滤除基带信号带外噪声和降低抽样频率至临界
抽样频率。目前国内∑-△ADC的研究主要集中在音频领域，带宽20 kHz。本文介绍了一种带宽150 kHz、16
bit∑-△模数转换器中的降采样滤波器的设计与实现。
0 引言引言
过采样∑-△A／D转换器以其高精度和易于用标准数字CMOS工艺实现的特点而被广泛应用，并越来越多地集成到片上系
统(SOC)中。∑-△
1 ∑-△ADC的主要性能指标的主要性能指标
信号与噪声加失真比(SINAD)是直流到奈奎斯特频段内，正弦波的RMS(均方根，表示交流信号的有效值或有效直流值)值
与转换器噪声的RMS值之比，包括谐波成分。
信噪比(RSN)是直流到奈奎斯特频段内，正弦波的RMS值与转换器噪声的RMS值之比。
无杂散动态范围(SFDR)是RMS信号幅度与最大杂散频谱分量RMS值的比率。
总谐波失真(THD)是出现在输入频率整数倍频点(谐波)失真的RMS值与输入(或输出)正弦波的RMS值之比。
有效位数(ENOB)与SINAD的关系为
本设计要达到的性能指标是ENOB≥14 bit；SINAI)≥86 dB；SFDR≥92 dB；THD≤一90 dB；信号带宽为150 kHz；精度为
16 bit。
2 调制器的系统设计调制器的系统设计
2．．1 低阶低阶∑-△调制器调制器
调制器中的阶数即积分器的个数，一阶∑-△调制器的信噪比
RSN=6．02N+1．76—5．17+301g(OSR) (2)
式中：N为模拟调制器中量化器的位数；OSR为过采样比。式(2)表明，当OSR足够大时，在理论上也可获得相当好的量
化信噪比。
2．．2 高阶高阶∑一一△调制器调制器
高阶∑-△调制器理想信噪比
式中n为调制器阶数。
但是在使用一位量化器情况下，环内滤波器增加到三阶以上时，工作情况会变得不稳定。
2．．3 本设计中的本设计中的∑一一△调制器调制器
本设计采用三阶∑-△调制器(n=3)，OSR为128，调制器的量化器用1 bit进行量化(N=1，降低模拟电路设计的难度)。由式
(3)可得RSN=133．9 dB，满足16 bit精度要求。
设计要求带宽为150 kHz，而过采样率设为128，则理想情况下为
fs=150 kHz×2×128=38．4 MHz
考虑到系统设计和实现的非理想特性，本设计的采样频率定为50 MHz，经过128倍降采样后ADC的输出数据速率为
390．625 kHz。
本系统设计在
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