Sigma-Delta模 數(shù)轉(zhuǎn)換器：實(shí)用設(shè)計(jì)指南（原書第2版）

譯者序原書前言致謝
第1章 Sigma-Delta調(diào)制器概述：基本原理、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與性能指標(biāo) 1
1.1模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ) 1
1.2Sigma-Delta 調(diào)制器 9
1.3一階 Sigma-Delta調(diào)制器 13
1.4Sigma-Delta調(diào)制器的性能提升與分類 16
1.5知識(shí)整合：從 Sigma-Delta調(diào)制器到 Sigma-Delta模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 19
1.6　Sigma-Delta數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 22
1.7　小結(jié) 25
參考文獻(xiàn) 26

第2章　Sigma-Delta調(diào)制器的結(jié)構(gòu)分類 28
2.1　二階 Sigma-Delta調(diào)制器 28
2.2高階單環(huán)二階 Sigma-Delta調(diào)制器 34
2.3級聯(lián) Sigma-Delta調(diào)制器 38
2.4多位 Sigma-Delta調(diào)制器 48
2.5帶通 Sigma-Delta調(diào)制器 54
2.6連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器的結(jié)構(gòu)和基本原理 63
2.7離散時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器 -連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta 調(diào)制器變換 69
2.8連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器的直接綜合法設(shè)計(jì) 74
2.9 小結(jié) 76
參考文獻(xiàn) 76

第3章　開關(guān)電容 Sigma-Delta調(diào)制器中的電路誤差 81
3.1開關(guān)電容 Sigma-Delta調(diào)制器中的非理想因素概述 81
3.2開關(guān)電容 Sigma-Delta調(diào)制器中的有限放大器增益 83
3.3開關(guān)電容 Sigma-Delta調(diào)制器中的電容失配 87
3.4開關(guān)電容 Sigma-Delta調(diào)制器中的積分器建立誤差 90
3.5開關(guān)電容 Sigma-Delta調(diào)制器中的電路噪聲 101
3.6開關(guān)電容 Sigma-Delta調(diào)制器中的抖動(dòng) 104
3.7開關(guān)電容 Sigma-Delta調(diào)制器中的失真源 106
3.8Sigma-Delta調(diào)制器的高階選型設(shè)計(jì)實(shí)例分析 110
3.9　小結(jié) 118
參考文獻(xiàn) 119

第4章　連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中的電路誤差和補(bǔ)償技術(shù) 122
4.1連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器的非線性概述 122
4.2　連續(xù)時(shí)間積分器和諧振器 123
4.3連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中的有限放大器增益 125
4.4連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中的時(shí)間常數(shù)誤差 127
4.5連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中的有限積分器動(dòng)態(tài)性能 129
4.6　連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中的失真源 133
4.7連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中的電路噪聲 136
4.8連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中的時(shí)鐘抖動(dòng) 139
4.9　連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中的過量環(huán)路延遲 149
4.10　連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中的量化器亞穩(wěn)態(tài) 156
4.11　小結(jié) 160
參考文獻(xiàn) 160

第5章　行為級建模和高階仿真 165
5.1Sigma-Delta調(diào)制器系統(tǒng)級設(shè)計(jì)方法 165
5.2Sigma-Delta調(diào)制器高階評估的仿真方法 168
5.3　Sigma-Delta調(diào)制器行為級模型實(shí)現(xiàn) 172
5.4利用 C-MEX S函數(shù)建立 Sigma-Delta調(diào)制器模塊的有效行為級模型 · 188
5.5一種面向 Sigma-Delta調(diào)制器的基于 Simulink的行為級仿真器—SIMSIDES 211
5.6利用 SIMSIDES進(jìn)行 Sigma-Delta調(diào)制器的高階選型設(shè)計(jì)和驗(yàn)證 220
5.7　小結(jié) 235
參考文獻(xiàn) 235

第6章　Sigma-Delta調(diào)制器的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化 238
6.1架構(gòu)探索和選擇 —Schreier工具箱 238
6.2　基于優(yōu)化的高級 Sigma-Delta調(diào)制器綜合 248
6.3　通過提升方法和硬件加速來優(yōu)化連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器 258
6.4　利用多目標(biāo)進(jìn)化算法優(yōu)化 Sigma-Delta調(diào)制器 263
6.5　小結(jié) 271
參考文獻(xiàn) 271

第7章　Sigma-Delta調(diào)制器的電學(xué)設(shè)計(jì)：從系統(tǒng)到電路 273
7.1　Sigma-Delta調(diào)制器的宏模型 274
7.2Sigma-Delta調(diào)制器宏模型實(shí)例 281
7.3在 Sigma-Delta調(diào)制器瞬態(tài)電學(xué)仿真中加入噪聲 286
7.4　Sigma-Delta調(diào)制器電學(xué)仿真的輸出結(jié)果處理 295
7.5　小結(jié) 297
參考文獻(xiàn) 297

第8章　Sigma-Delta調(diào)制器子電路的設(shè)計(jì)考慮 299
8.1　CMOS開關(guān)的設(shè)計(jì)考慮 299
8.2　運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)考慮 306
8.3　跨導(dǎo)器設(shè)計(jì)考慮 314
8.4　比較器設(shè)計(jì)考慮 320
8.5　電流舵數(shù) /模轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)考慮 327
8.6　小結(jié) 333
參考文獻(xiàn) 333

第9章　Sigma-Delta調(diào)制器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)：從電路到芯片 336
9.1　Sigma-Delta調(diào)制器輔助模塊 336
9.1.1　時(shí)鐘相位產(chǎn)生器 336
9.1.2　共模電壓、參考電壓和偏置電流的產(chǎn)生 339
9.1.3　附加數(shù)字邏輯 342
9.2　版圖設(shè)計(jì)、布局規(guī)劃和實(shí)際問題 342
9.2.1　版圖規(guī)劃 342
9.2.2　I/O環(huán) 344
9.2.3　版圖驗(yàn)證和災(zāi)難性錯(cuò)誤的重要性 344
9.3芯片封裝、測試 PCB和實(shí)驗(yàn)建立 348
9.3.1　鍵合框圖和封裝 348
9.3.2測試 PCB 348
9.4　實(shí)驗(yàn)測試建立 350
9.4.1　規(guī)劃所需測試儀器的類型和數(shù)量 350
9.4.2　連接實(shí)驗(yàn)室儀器 351
9.4.3　測試建立實(shí)例 351
9.5Sigma-Delta調(diào)制器設(shè)計(jì)實(shí)例和案例分析 353
9.5.1　面向高動(dòng)態(tài)范圍傳感器界面應(yīng)用的可編程增益 Sigma-Delta調(diào)制器353
9.5.2　面向多標(biāo)準(zhǔn)直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)的可配置開關(guān)電容 Sigma-Delta調(diào)制器359
9.5.3　面向射頻數(shù)字化儀應(yīng)用的寬編程范圍 Gm-LC帶通 Sigma-Delta調(diào)制器 364
9.6　小結(jié) 379
參考文獻(xiàn) 379

第10章　前沿、趨勢和挑戰(zhàn)：邁向下一代 Sigma-Delta調(diào)制器 381
10.1　先進(jìn)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器：奈奎斯特模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器與 Sigma-Delta模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 382
10.1.1　轉(zhuǎn)換能量 383
10.1.2品質(zhì)因數(shù)（ FOM） 384
10.2不同類型 Sigma-Delta模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器的比較 385
10.2.1Sigma-Delta調(diào)制器的孔徑圖 406
10.2.2Sigma-Delta調(diào)制器的能量圖 407
10.3先進(jìn) Sigma-Delta調(diào)制器的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析 408
10.3.1　開關(guān)電容結(jié)構(gòu)與連續(xù)時(shí)間結(jié)構(gòu) 408
10.3.2先進(jìn) Sigma-Delta調(diào)制器采用的技術(shù) 410
10.3.3　單環(huán)結(jié)構(gòu)與級聯(lián)結(jié)構(gòu) 411
10.3.4　1位結(jié)構(gòu)與多位結(jié)構(gòu) · 412
10.3.5　低通結(jié)構(gòu)與帶通結(jié)構(gòu) 413
10.3.6新興的 Sigma-Delta調(diào)制器技術(shù) 415
10.4用于射頻 -數(shù)字轉(zhuǎn)換的 GHz頻率 Sigma-Delta調(diào)制器 · 415
10.5增強(qiáng)型級聯(lián) Sigma-Delta調(diào)制器 418
10.5.1SMASH連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器 418
10.5.2　兩級 0-L MASH結(jié)構(gòu) 419
10.5.3級間共享級聯(lián) Sigma-Delta調(diào)制器 420
10.5.4多速率和混合連續(xù) /離散時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器 421
10.6高能效的 Sigma-Delta調(diào)制器環(huán)路濾波器技術(shù) 423
10.6.1基于反相器的 Sigma-Delta調(diào)制器 423
10.6.2混合有源 /無源和無放大器的 Sigma-Delta調(diào)制器 425
10.6.3　高能效放大器技術(shù) 427
10.7混合 Sigma-Delta調(diào)制器 /奈奎斯特速率模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 428
10.7.1基于奈奎斯特速率模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器的多位 Sigma-Delta調(diào)制器量化器 429
10.7.2增量 Sigma-Delta模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 431
10.8基于時(shí)間的 Sigma-Delta模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 433
10.8.1　基于 VCO/PWM量化的 Sigma-Delta調(diào)制器 433
10.8.2　易于縮減的全數(shù)字 Sigma-Delta調(diào)制器 435
10.8.3　基于門控開關(guān)環(huán)形振蕩器的 Sigma-Delta調(diào)制器 435
10.9　高性能連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器技術(shù) 437
10.10　最新參考文獻(xiàn)分類 439
10.11　小結(jié)與結(jié)論 439
參考文獻(xiàn) 440

附錄 連續(xù)時(shí)間 Sigma-Delta調(diào)制器中時(shí)鐘抖動(dòng)的狀態(tài)空間分析 464
A.1　NTF（z）的狀態(tài)空間表示 464
A.2　.qn 2的期望值 466
A.3　由于時(shí)鐘抖動(dòng)產(chǎn)生的帶內(nèi)噪聲功率 467
參考文獻(xiàn) 468

附錄 SIMSIDES用戶指南 469
B.1　使用入門：安裝和運(yùn)行 SIMSIDES 469
B.2　在 SIMSIDES中建立和編輯 Sigma-Delta調(diào)制器 471
B.3　在 SIMSIDES中分析Sigma-Delta調(diào)制器 472
B.3.1　節(jié)點(diǎn)頻譜分析 473
B.3.2　集成功率噪聲 474
B.3.3　信噪比 /信噪失真比 475
B.3.4　諧波失真 475
B.3.5　積分和微分非線性 476
B.3.6　多音功率比 477
B.3.7　直方圖 477
B.3.8　參數(shù)分析 478
B.3.9　蒙特卡羅分析 479
B.4　優(yōu)化界面 479
B.5　教程示例：使用 SIMSIDES對 Sigma-Delta調(diào)制器進(jìn)行建模和分析 481
B.5.1　在 SIMSIDES 中建立一個(gè)級聯(lián) 2-1 Sigma-Delta調(diào)制器框圖 482
B.5.2　設(shè)置模型參數(shù) 483
B.5.3　計(jì)算輸出頻譜 483
B.5.4　信噪比與輸入幅度值 486
B.5.5　單一參數(shù)的參數(shù)分析 487
B.5.6　考慮兩個(gè)參數(shù)的參數(shù)分析 487
B.5.7　計(jì)算直方圖 488
B.6　幫助手冊 489

附錄 SIMSIDES 模塊庫和模型 490
C.1　SIMSIDES庫概述 490
C.2　理想庫 491
C.2.1　理想積分器 491
C.2.2　理想諧振器 492
C.2.3　理想量化器 493
C.2.4　理想數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 495
C.3　實(shí)際開關(guān)電容模塊庫 496
C.3.1　實(shí)際開關(guān)電容積分器 496
C.3.2　實(shí)際開關(guān)電容諧振器 499
C.4　實(shí)際開關(guān)電流模塊庫 501
C.4.1　實(shí)際開關(guān)電流積分器 501
C.4.2　實(shí)際開關(guān)電流諧振器 503
C.4.3　開關(guān)電流誤差和模型參數(shù) 503
C.5　實(shí)際連續(xù)時(shí)間模塊庫 505
C.5.1　實(shí)際連續(xù)時(shí)間積分器 505
C.5.2　實(shí)際連續(xù)時(shí)間諧振器 510
C.6　實(shí)際量化器和比較器 513
C.7　實(shí)際數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 514
C.8　輔助模塊 515