如何绘制一阶增量 Sigma Delta ADC 输出的噪声整形频谱?

信息处理 频谱 噪音 模数 delta-sigma
2022-02-24 15:13:38

一点背景:

这个问题是关于查看增量 delta sigma 调制器 (IDSM) 的输出频谱。IDSM 是通用 delta sigma 调制器的一个子类别,其中积分器在每个转换周期都被重置,具有可沿多个通道复用的优点。https://pdfs.semanticscholar.org/1f62/af5ec0ba627e8ef5ebf81a479307b059a116.pdf)。

我知道一般的 sigma-delta 噪声整形架构具有微分器的噪声整形特性,如下所示:

在此处输入图像描述

1,2 和 3 也表示噪声整形和 sigma delta 架构的顺序。

例如,如果我们考虑以下连续时间 sigma-delta 架构(一阶),则噪声整形由等式控制: 在此处输入图像描述 NTF(z)=(1-z^(-1)),转换为曲线(1) 第一张图。

IDSM的模拟背景:

当我模拟增量 sigma delta 转换器 (IDSM) 时,我针对 (N*(1/fs)*OSR) 运行它,它针对单次转换的 OSR 时钟周期运行。我通过计数器运行输出,然后在每次复位(抽取)时按 (1/M) 缩放,然后查看具有 N 个点的频谱,我能够获得 IDSM 所需的输出 SNR。

一个转换周期如下所示(M=OSR)。

在此处输入图像描述

核心问题:

我在matlab中设计了一个连续时间一阶sigma delta调制器,输出频谱如下图所示: 在此处输入图像描述

在这里,我可以看到一阶噪声整形(-20dB/十年噪声增量)。

现在,如何模拟 IDSM 的输出以查看噪声整形的结果?

我看到了一些文章,绘制了 IDSM 的噪声形频谱(在自由运行的 DSM 模式下)。我真的不确定如何在这种模式下运行 IDSM,因为从逻辑上讲,每次转换都需要重置,因此我被卡住了。

(同样,我可以抽取 IDSM 的输出,然后查看频谱 - 这给了我正确的 SNR。但我有兴趣查看噪声整形行为。)

如果我的期望无法实现,请也告诉我 - 这也会有所帮助。

1个回答

更新:正如 Sundar 评论的那样,他的问题是针对“增量 Sigma Delta ADC”的,我对此只有模糊的理解。就增量实现是定期重置的传统 Sigma Delta ADC 而言,我相信该模型仍然适用,类似于使用移动平均频率响应对积分和转储建模。欢迎评论。


下面是我如何使用等效环路方程来模拟一阶和高阶 Sigma Delta 架构中的噪声整形。这是定性的,因为量化器是高度非线性的(从小信号的角度来看也是如此,并且可以通过对量化器增益的分段线性近似来更准确地近似。

下面显示了连续时间等价物,其中ñq作为从 1 位转换器输入的量化噪声。通过映射积分器很容易得出离散时间等价物。使用反向欧拉或脉冲不变映射的积分器都会导致:

1s1-z-1

Sigma Delta 循环模型

循环方程