ΣΔ調(diào)制器采用過采樣和噪聲整形技術(shù),，已經(jīng)廣泛運用在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中,，它避免了元器件失配對ADC精度的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的ADC,。ΣΔADC以速度換取精度,，由于過采樣的特性，使得ΣΔADC只能用在低速,、高精度數(shù)字信號處理如音頻處理等應(yīng)用中,，速度成為其更廣泛應(yīng)用的瓶頸。

    多通道時間交織技術(shù)采用多個并行工作在低速的系統(tǒng)來實現(xiàn)高速系統(tǒng),，已經(jīng)在Nyquist ADC（如pipelined ADC, Flash ADC)中廣泛應(yīng)用[1],。對于M通道的Nyquist ADC，M個通道工作在M個不同相位的時鐘下,，如果每個通道的工作頻率為Fs,，則整個ADC轉(zhuǎn)換速度為MFs，速度提高了M倍,，實現(xiàn)了高速ADC,。多通道時間交織技術(shù)是一種基于抽樣率變換理論的技術(shù)，通過下采樣和上采樣來實現(xiàn)的,。ΣΔ調(diào)制器采用過采樣和噪聲整形技術(shù),，在抽樣率變換過程中,，會出現(xiàn)信號頻譜的混疊和鏡像，所以,，多通道時間交織的思想并不能直接應(yīng)用到ΣΔ調(diào)制器中[2],。
    本文從抽樣率變換和濾波器組基本理論出發(fā)，通過多抽樣率系統(tǒng)的恒等變換[3,，4],，推導(dǎo)了兩通道濾波器組無混疊的條件。對傳統(tǒng)ΣΔ調(diào)制器結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效變換,，得到兩通道時間交織 ΣΔ調(diào)制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，理論上運算速度提高到單通道的2倍[5]。采用SIMULINK對二階兩通道時間交織ΣΔ調(diào)制器進(jìn)行了建模仿真,。
1 兩通道濾波器組
    

則其等效的兩通道時間交織結(jié)構(gòu)如圖2(b)所示,，此時該系統(tǒng)還是一個不可物理實現(xiàn)的非因果系統(tǒng)(系統(tǒng)環(huán)路包含非因果項z)。把非因果項z與每個通道的z-1項合并,，得到如圖2(c)所示的等效結(jié)構(gòu),。如果圖2(a)的系統(tǒng)工作頻率為Fs，圖2(c)等效結(jié)構(gòu)量化器的工作頻率也為Fs,。圖2(c)所示結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步等效于圖2(d)的結(jié)構(gòu),，此時，除了采樣電路和輸出電路工作頻率為Fs,，其他電路全工作的頻率是Fs/2,。

3 兩通道時間交織調(diào)制器結(jié)構(gòu)及其仿真
   
    假設(shè)圖3(a)的傳統(tǒng)調(diào)制器工作頻率為Fs＝64 MHz，圖3(b)兩通道時間交織調(diào)制器每個通道工作頻率也為F_s＝64 MHz,。采用SIMULINK分別對兩種調(diào)制器結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模仿真,，輸入信號為頻率F_in=1.9921875e+005，幅值為－4 dB滿刻度幅度的正弦信號,，內(nèi)嵌ADC與DAC為1 bit,。兩種調(diào)制器輸出信號的功率譜如圖4所示，從圖4可以看出,，兩通道時間交織調(diào)制器結(jié)構(gòu)具有更好的噪聲整形效果,。如果傳統(tǒng)調(diào)制器結(jié)構(gòu)和兩通道時間交織調(diào)制器結(jié)構(gòu)的每個通道的工作頻率相同，并且信號帶寬一樣,，則兩通道時間交織調(diào)制器結(jié)構(gòu)OSR為傳統(tǒng)調(diào)制器結(jié)構(gòu)OSR的2倍,，即相當(dāng)于OSR提高了1倍。理論上,，假設(shè)調(diào)制器的量化噪聲為白噪聲,，根據(jù)ΣΔ線性模型，可以得到,，調(diào)制器的OSR每提高1倍,，其SNDR增加(6L+3) dB,，其中L為調(diào)制器的階數(shù)[7]。圖5(a)為傳統(tǒng)調(diào)制器的OSR=64,，兩通道時間交織調(diào)制器的OSR=128，即兩種調(diào)制器的信號帶寬一樣時,，兩種調(diào)制器的SNDR與輸入信號幅值的關(guān)系,。圖5(a)表明，兩通道時間交織調(diào)制器的SNDR比傳統(tǒng)調(diào)制器提高了大約15 dB,，這與理論值相符,。圖5(b)為傳統(tǒng)調(diào)制器的OSR=64，兩通道時間交織調(diào)制器的OSR=64,，即兩通道時間交織調(diào)制器的信號帶寬為傳統(tǒng)調(diào)制器的兩倍時,，兩種調(diào)制器的SNDR與輸入信號幅值的關(guān)系。從圖5(b)可以看出,，當(dāng)兩通道時間交織調(diào)制器的信號帶寬為傳統(tǒng)調(diào)制器的2倍時,，其SNDR幾乎不變。這表明兩通道時間交織調(diào)制器的速度能提高1倍,，而其精度不變,。

    本文在兩通道濾波器組無混疊的條件下設(shè)計了一種二階兩通道時間交織ΣΔ調(diào)制器，并采用SIMULINK對其進(jìn)行了仿真,。仿真結(jié)果表明：在不提高每個通道工作頻率的條件下,，調(diào)制器的信號帶寬增加兩倍，調(diào)制器精度幾乎不變,，相當(dāng)于調(diào)制器的速度提一倍,；如果保持信號帶寬相等，其SNDR能提高大約15 dB,。在本文的基礎(chǔ)上,，可以進(jìn)一步對多通道時間交織ΣΔ調(diào)制器結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究與設(shè)計。
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