两阶ΣΔ调制器的研究与设计的中期报告摘要：ΣΔ调制器是一种用于高分辨率模数转换器（ADC）的数字信号处理技术，它在音频处理和通信领域得到广泛应用。本文研究的是两阶ΣΔ调制器的设计和优化。具体来说，我们以MATLAB为基础，使用ΔΣ工具箱进行建模和仿真，并通过双线性变换法将设计转换为电路实现。我们还提出了一种新的非理想因素补偿技术，以减少ADC中存在的动态范围和非线性误差。最后，我们使用Verilog-A对设计进行电路级仿真，并在TSMC65nm工艺下实现了一个实际的芯片原型。1.介绍ΣΔ调制器是一种数字信号处理技术，用于将模拟信号转换为数字信号。它优化了ADC的性能，已被广泛应用于音频处理和通信领域。ΣΔ调制器由一个可编程数字滤波器和一个比较器组成，可以使用单阶或多阶结构。本文研究的是两阶ΣΔ调制器的设计和优化。2.设计2.1建模和仿真我们使用MATLAB和ΔΣ工具箱建立了一个两阶ΣΔ调制器模型，并进行了仿真。该模型包括了一个2-1MASH结构，在第一级中使用了一个4阶IIR滤波器，在第二级中使用了一个2阶IIR滤波器。我们使用了三角形非线性器来实现IIR滤波器，并使用MATLAB函数比较器来模拟比较器。我们使用了白噪声信号作为模拟输入信号，设置了采样率和过采样率，然后计算了信噪比（SNR）和有效位数（ENOB）。2.2转换为电路我们使用双线性变换法将ΣΔ调制器模型转换为电路实现。我们首先将模拟滤波器转换为数字滤波器，然后将数字滤波器转换为差分方程，并将差分方程转换为基于器件的电路。我们使用了一个双向二极管查找表（LUT）来实现三角形非线性器，并且设计了放大器电路来放大信号，从而产生合适的量化误差。2.3非理想因素补偿因为ADC中存在的非理想因素，例如动态范围和非线性误差，使得信号失真。为了解决这个问题，我们提出了一种新的非理想因素补偿技术。该技术通过将量化误差减小到比最小数字量级小的范围内来补偿非理想因素。我们使用了一个比例积分环节对量化误差进行补偿，并使用前馈修正以减小误差对动态范围的影响。3.电路级仿真和芯片实现我们使用Verilog-A进行了电路级仿真，并在TSMC65nm工艺下实现了一个实际的芯片原型。我们使用了基于LUT的实现方法，我们还使用了一个可调放大器电路来调整放大器的增益。我们使用了Transistor-LevelLayoutTool(TLOT)进行版图布局。我们还测试了原型的性能，并比较了实际性能与理论预期。4.结论本文研究了两阶ΣΔ调制器的设计和优化。我们使用了MATLAB和ΔΣ工具箱进行建模和仿真，使用双线性变换法将设计转换为电路实现，并提出了一种新的非理想因素补偿技术。我们使用Verilog-A进行了电路级仿真，并在TSMC65nm工艺下实现了一个实际的芯片原型。最后，我们比较了实际性能与理论预期，并发现实际性能达到了预期。