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基于Sigma-Delta的DAC芯片研究与设计
资料介绍
Sigma-delta DAC采用过采样和噪声整形技术来实现数模转换，充分利用现代VLSI高速、高集成度的优点，同时避免了元器件失配对D/A转换器精度的限制，成为高精度数模转换器设计的主流方向。
通过理论分析研究，提出-△DAC的整体架构，建立系统仿真模型。其中插值滤波器由三级半带滤波器和积分梳状滤波器级联构成，对输入信号实现128倍过采样。根据半带滤波器的传输特性，本设计对滤波器系数进行CSD编码，并采用折叠结构来设计实现插值滤波器，运用移位器和加法器代替乘法运算，从而在很大程度上简化了电路结构，同时具有良好的通带和阻带特性；-△调制器基于稳定性、量化精度和硬件消耗等各方面的平衡，采用4阶、5比特输出的MASH（2-2）结构，该调制器通带内信噪比高，能很好的抑制带内噪声，且结构简单，只需加减器、延时器和量化器就可实现，节约硬件资源和功耗。
运用Matlab对设计进行系统仿真和频谱分析，输出信号的理论信噪比达到了130dB，满足16bit数字音频信号应用所需的精度，保证了整个系统的可行性；然后给出E-△DAC的硬件实现结构，并采用Verilog HDL硬件描述语言对电路进行RTL级描述，通过Quartus仿真平台进行功能仿真，并下载到FPGA开发板测试验证。测试结果表明，当输入位宽为16bit，频率为11.025kHz，采样率为44.1kHz的数字正弦波信号时，输出信号的实测信噪比达到了90dB，精度大于16bit，满足设计要求；最后通过自动布局布线进行版图设计。
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