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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着集成电路的发展，器件尺寸的不断缩小，集成电路的速度越来越快，集成度也越来越高，使得电路设计可以达到高速、低功耗、高密度及低成本等优点。其中数字电路相比较于模拟电路，更不易受噪声干扰、稳定性好、集成度高、成本低，特别是方便数字计算机处理。因此，随着计算机的硬件和软件技术发展的日新月异，数字信号处理技术的越来越成熟，数字技术也得到了飞速发展，数字技术渗透到各个技术领域，各种以数字技术为基础的设备、系统层出不穷，例如数字通信，数字电视，数字娱乐产品，数字控制等等。

但是，无论如何系统要和自然界互通信息，交流信号，而自然环境中的信号都是以随时间和空间连续变化的模拟信号的形式存在的。因此，必须要采用转换技术将模拟信号转换成数字信号，然后进行各式各样的后期数字信号处理过程。完成这一信号转换的设备就是模数转换器（adc）。随着数字技术的不断进步，以及超大规模集成电路制造技术的飞速发展，模数转换器的应用范围越来越广，对模数转换器的性能要求也越来越高，目前发展的主流方向是高速和高精度。

模数转换器（adc）依据采样频率的不同可以分为 nyquist 采样 adc 和过采样adc。前者依据结构的不同又可以分为低速、中速、高速三种不同类型的转换器，这种类型的 adc 对制造工艺、模拟电路性能有较大的依赖性。而过采样 adc 由于采用了过采样、噪声压缩等技术，对模拟电路性能要求不高，在高精度应用场合有着无可比拟的优势。和前者相比，它与数字系统更易兼容，可以获得最优的速度、精度、功耗、集成度、成本的组合，符合目前集成电路 soc 的发展趋势。

2. 研究的基本内容

首先深入分析了sigma-delta 调制器的工作原理，在此基础上详细论述了给调制器性能带来影响的各种非理想因素，这些非理想因素包括：时钟抖动，开关非线性电阻，开关热噪声，运放热噪声，运放有限直流增益、有限单位增益带宽、有限压摆率、饱和电压等。并且推导这些非理想因素对调制器性能影响的时域数学模型，基于此数学模型，使用 MATLAB下simulink对二阶 sigma-delta 调制器进行非理想建模，并仿真分析了各非理想因素对调制器信噪比影响的大小,提出了一种全局优化设计的思想，如何最优设计调制器电路参数得到其最佳性能是我们电路设计者不断追求的目标。依据行为级模型仿真性能指标设计了16-bit二阶Sigma-delta调制器各单元模块，最终管级电路仿真结果表明本论文所建立的 sigma-delta 调制器非理想模型，能正确的预测电路性能，能为管级电路参数设计提供可靠的指导，缩短芯片开发周期。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

1.介绍数据转换器(adc)的作用，sigma-delta 调制器的优势及其发展方向，作者的主要工作以及本论文的章节安排。2. 主要论述 sigma-delta 调制器的工作原理，详细推导了一阶、二阶调制器的信噪比计算公式，并且介绍了高阶 sigma-delta 调制器和数字滤波器。3.系统的论述了 sigma-delta 调制器中对其性能造成影响的各非理想因素，并且推导了各单元模块非理想情况下的数学模型，为下一章节在 simulink 环境下建模做准备。4.给出了在 simulink 环境下的二阶 sigma-delta 调制器的非理想模型，并进行了仿真，得到各非理想因素对调制器性能影响的大小。 5.依据二阶调制器非理想模型的仿真结果，设计了具体的电路并进行仿真，比较了非理想模型和实体电路两者仿真结果的差别，以此证明所建立模型的正确性。 6.对全文的工作做了总结，并指出了今后进一步研究的方向和目标。

进度：

4. 参考文献

[1]秦华标, 王飞. Σ- a/d转换器混合电路建模方法研究. 制造业自动化, sep.2006, 28(9): 92-94

[2]r.j.baker. cmos:混合信号电路设计.沈树群,李国华,汤静译.北京:科学出版社, 2005: 1-56

[3]徐建, 戴庆元, 朱华平. 开关电容Σ调制器的行为级模型. 微处理机, jun 2006, no.3: 4-7