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计算机和信息科学;5卷,5号;2012年

ISSN E-ISSN 1913 - 8989 1913 - 8997

由加拿大科学与教育中心出版。

用MatLab实现的模拟和分析。

Thuneibat S. a . A.1 amp; Ababneh M. S.2。

1

电子工程系，BAU，约旦。

2

约旦BAU金融与行政部门。

函授:Thuneibat s。，约旦，BAU，电子工程系。电子邮件:thuneibat@Hotmail.com

收到:2012年6月29日接受:2012年7月24日在线出版:2012年8月17日doi:10.5539/cis。v5n5p76 URL:http://dx.doi.org/10.5539/cis.v5n5p76

文摘

除了与VLSI技术的兼容性，sigma-delta转换器还提供了高可靠性和功能性，并降低了芯片成本。这些特性在今天的无线通信环境中是很常见的。本文的目的是模拟和分析在低数字带宽语音通信中实现的sigmadelta技术。仿真结果表明，该变换器的性能优于传统的变换器，如增量式变换器。特别地，本文重点研究了s -delta和delta变换器在不同的信噪比、失真比和采样结构等方面的仿真和比较。

关键词:sigmag -Delta转换器，Delta转换器，仿真，分析和比较1。介绍

法调制(Sigma;-Delta;M或Delta;-Sigma;M)是将模拟信号转换成数字数据的技术。- M是一个较老的增量调制(DM或-调制)的改进。DM是一种模拟数字调制技术，主要用于各种各样的应用，包括互联网上的数字电话(VoIP)、数字无线和第四代移动通信。

DM和Sigma;-Delta;M类型的微分脉码调制(DPCM)样本值之间的差别和前面的量化值量化成固定步长plusmn;Delta;然后使用比特编码器编码,二进制1为-Delta; Delta;和二进制0。因此，对于增加模拟信号，转换器输出1和减少信号，转换器输出0 (Schreier, 2005)。

DM受边坡过载失真和量化或颗粒噪声的影响，如图1(a)所示。在高动态范围的情况下，当信号增大或减小时，边坡过载畸变就会发生。另一方面，颗粒噪声发生在低动态范围的信号。有两种方法可以避免噪声和提高性能特征;第一个是基于技术开发，该方法的一个例子是自适应增量调制(ADM)或连续可变斜率增量调制(CVSD)。

在ADM中，是变量。相反，当多个连续的位(1或0)具有相同的递增或递减方向时，编码器假设有可能发生斜坡超载，并且“”逐渐变大。否则，随着时间的推移，步长逐渐变小。ADM减少斜率误差和量化误差的增加系统的复杂性和计算Delta;在每个样本,数量非常大,引入了额外的时间延迟。这一事实降低了传输声音的质量，这是众所周知的，对延迟敏感。

第二种方法是基于信号处理方法;- M就是这种方法的一个例子。在Sigma;-Delta;M信号应用于一个积分器,因此Sigma;符号Delta;M之前我们把。斜率过载和细粒度的问题都是减少Sigma;-Delta;M,经常的渺小。所期望的输出值与实际输出一起应用于求和连接。这个增量值被添加到integrator value (sigma)并应用于量化器。量化器将数据分解为转换器能够代表的任何东西(Sangil, 1993)。

最近,大量的出版物处理Sigma;-Delta;M的分析和设计问题。参考

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(Bernhard 1988)镶嵌采样过量模拟-数字转换器架构和提出了一个二阶Sigma;-Delta;M电路提供交换在时间分辨率的一种手段,在振幅,以免难以实现复杂精密模拟电路。在Jaykar(2011)中，作者提出了一套考虑SC的非理想的模型，例如自切换电路中包含的采样抖动、kT/C噪声和运算放大器参数(噪声、有限直流增益、有限带宽、slew-rate和饱和电压)。利用MatLAB Simulink的不同分析方法，对每个非理想模型进行数学建模，并对其行为进行验证。一个新的行为模式的二阶law-pass开关电容(SC)Sigma;-Delta;M提出(Abdelghani,2011)。

在本文中,我们专注于Sigma;-Delta;M使用MatLAB的编程器不同性能参数的分析和与Delta;M进行比较。

本文的组织结构如下:第二节介绍了推导的Sigma;-Delta;MDelta;M和显示了方框图。第3节介绍了开发的MatLAB程序。第4节的比较和模拟结果。最后，第五节得出一些结论。

2。来自增量调制器的Sigma-Delta调制器的推导。

Sigma;-Delta;M n是来自增量调制和发展一个扩展。图1(a)显示了delta调制器的框图，图1(b)显示解调器。增量调制是基于在当前和之前的样本中使用1比特来量化信号振幅的差值，而不是用PCM中的8比特来量化每个样本中信号的绝对值。

(一)

(b)

图1所示。调制器框图(a)调制器，(b)解调器。

Sigma;-Delta;M涉及使用2集成商调制和解调如图2(a)和(b)。由于集成是一个线性操作，所以第二个积分器可以在调制器之前移动到该位置，而不会改变整体的输入/输出特性。此外，图3中的两个积分器可以由线性运算性质组合成一个单一的积分器。

图2。Sigma;-Delta;M框图(a)调制器,(b)解调器

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图3。简化Sigma;-Delta;M框图(a)调制器,(b)解调器

3所示。与Sigma-Delta调制器通信系统。

在第2节中,我们解释了Sigma;-Delta;M调制器的结构和框图。在本节中,使用Sigma;-Delta;M通信系统的框图如图4所示。目前，随着数字通信系统的发展，光纤作为传输介质实现了光纤传输。

(一)

(b)

图4。数字和光通信系统框图(a)发射机;(b)接收机

4所示。比较和仿真结果

为了模拟和比较- M和M，我们开发了MatLAB仿真程序:main (main.m)程序和两个支持(TxDM.m)和(RxDM.m)。使用PC Pentium 4进行了几次运行，结果如图5 - 8所示。在图5中，(a)是模拟输入信号，(b)积分器的输出，快速变化的模拟信号变得更平滑、更慢。图6给出了原始的和调制的信号，使用(a) M， (b) - M。图7显示了消息信号和调制使用(a)Delta;M信噪比= 40,和(b)Sigma;-Delta;M。在图8中，对比特征说明了(a)近似的RMS误差和频率，(b)误码率与信噪比。

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(a)(b)

图6。消息信号和调制使用(a)Delta;M,和(b)Sigma;-Delta;M

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(a)(b)

图8。比较特征(a)近似RMS误差与频率，(b)误码率与。

信噪比

5。结论

在网络音频应用中，模拟音频信号被转换成数字音频信号，将以数字形式发送，现代电子元件，如模拟数字转换器和数字-模拟转换器、频率合成器、开关电源和电机控制器等都将被使用。从这些数字，我们注意到:

集成在Sigma;-Delta;M信号平滑和删除快换,这简化了量化和降低误码率,与Delta;M进行比较。

从图6和7中,我们清楚地看到,由Sigma;-Delta;M调制信号是调制信号密切关注,而不是Delta;M。

图8(a)展示了改善误码率,通过Sigma;-Delta;M来实现。

图8(b)所示,Sigma;-Delta;M的可能,唯一的一个缺点。均方根误差的增加随着频率增加,这也增加了Delta;M但在Sigma;-Delta;M斜率小于。

引用

Abdelghani D。,Nour-Eddine B。Souhil,K。，amp; Samir, B.(2011)。一种有缺陷的二阶s - delta调制器的建模。《国际电气工程与信息学报》，3(2)，

327 - 332。

伯纳德,e . B。(1988年)。Sigma-Delta调制模数转换器的设计。IEEE固态电路学报，23(6)，1298-1308。http://dx.doi.org/10.1109/4.90025

Jaykar,S。Palsodkar,P。，amp; Dakhole, p(2011)。在MATLAB/SIMULINK中对Sigma-Delta调制器进行建模。通信系统和网络技术(CSNT)， 2011国际。

会议上,525 - 530。

Sangil。p(1993)。摩托罗拉数字信号处理器:模拟-数字转换器的Sigma-Delta调制原理。摩托罗拉。

Schreier,R。(2005)。理解Delta-Sigma数据转换器。纽约:IEEE出版社。

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