摘要：設(shè)計(jì)了一個(gè)二階雙通道時(shí)間交織ΣΔ調(diào)制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并用SIMULINK對其進(jìn)行系統(tǒng)仿真。闡明了此結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論依據(jù)及方法，同時(shí)從帶寬和SNDR等方面與傳統(tǒng)ΣΔ調(diào)制器進(jìn)行了比較。
關(guān)鍵詞：兩通道；時(shí)間交織；SNDR
ΣΔ調(diào)制器采用過采樣和噪聲整形技術(shù)，已經(jīng)廣泛運(yùn)用在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中，它避免了元器件失配對ADC精度的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的ADC。ΣΔADC以速度換取精度，由于過采樣的特性，使得ΣΔADC只能用在低速、高精度數(shù)字信號處理如音頻處理等應(yīng)用中，速度成為其更廣泛應(yīng)用的瓶頸。
多通道時(shí)間交織技術(shù)采用多個(gè)并行工作在低速的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高速系統(tǒng)，已經(jīng)在NyquistADC（如pipelinedADC,FlashADC)中廣泛應(yīng)用[1]。對于M通道的NyquistADC，M個(gè)通道工作在M個(gè)不同相位的時(shí)鐘下，如果每個(gè)通道的工作頻率為Fs，則整個(gè)ADC轉(zhuǎn)換速度為MFs，速度提高了M倍，實(shí)現(xiàn)了高速ADC。多通道時(shí)間交織技術(shù)是一種基于抽樣率變換理論的技術(shù)，通過下采樣和上采樣來實(shí)現(xiàn)的。ΣΔ調(diào)制器采用過采樣和噪聲整形技術(shù)，在抽樣率變換過程中，會出現(xiàn)信號頻譜的混疊和鏡像，所以，多通道時(shí)間交織的思想并不能直接應(yīng)用到ΣΔ調(diào)制器中[2]。
本文從抽樣率變換和濾波器組基本理論出發(fā)，通過多抽樣率系統(tǒng)的恒等變換[3，4]，推導(dǎo)了兩通道濾波器組無混疊的條件。對傳統(tǒng)ΣΔ調(diào)制器結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效變換，得到兩通道時(shí)間交織ΣΔ調(diào)制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，理論上運(yùn)算速度提高到單通道的2倍[5]。采用SIMULINK對二階兩通道時(shí)間交織ΣΔ調(diào)制器進(jìn)行了建模仿真。
1 兩通道濾波器組
則其等效的兩通道時(shí)間交織結(jié)構(gòu)如圖2(b)所示，此時(shí)該系統(tǒng)還是一個(gè)不可物理實(shí)現(xiàn)的非因果系統(tǒng)(系統(tǒng)環(huán)路包含非因果項(xiàng)z)。把非因果項(xiàng)z與每個(gè)通道的z-1項(xiàng)合并，得到如圖2(c)所示的等效結(jié)構(gòu)。如果圖2(a)的系統(tǒng)工作頻率為Fs，圖2(c)等效結(jié)構(gòu)量化器的工作頻率也為Fs。圖2(c)所示結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步等效于圖2(d)的結(jié)構(gòu)，此時(shí)，除了采樣電路和輸出電路工作頻率為Fs，其他電路全工作的頻率是Fs/2。
