你可能会知道Delta-Sigma(Σ-Δ) ADC可以达到很高的精度,它是具体怎么调制的?
Delta-Sigma ADC 拓扑结构
Delta Sigma调制,即把模拟信号调制成方波形式的PCM(Pulse Code Modulation)信号。PCM波是一个频率固定占空比变化的波,通过比较信号和高频调制波产生。然后经过数字滤波,然后再解调,得到一个数字化的最终结果。
图 1 Delta-Sigma (Σ-Δ) ADC拓扑图
关于数字滤波和解调,可以看下面这个帖子:
浅谈Delta-Sigma (Σ-Δ) ADC数字滤波
下面主要讲Delta-Sigma (Σ-Δ) ADC调制原理
Delta Sigma 调制器的工作原理 :
通过Delta Sigma调制器调制,我们把模拟信号调制成方波形式的PCM信号。
图 2 Delta-Sigma 调制器输出 (时域)
我们想象一下啊,下图模拟信号(红色虚线)和PCM信号(黑色方波状的波形),表达的是同一个信号。
图 3 “模拟信号” VS “PCM信号”
Delta Sigma 调制器传递函数
通过下面的环路,进行Delta-Sigma数字化调制。
图 4 Delta Sigma调制器拓扑图
环路的传递函数, 输出等于输入与输出之间的差值乘以前向的积分环节加上量化噪声。
我们可以得到传递函数:
Dout = (Vin - Dout)A(f)+ e(n)
求解这个传递函数,我们得到输出Dout
我们可以看出,对于量化噪声e(n)相当于一个高通滤波器,而对于输入信号Vin相当于一个低通滤波器。
经过Delta-Sigma调制环节之后, 信号被优化,我们在频域范围内更好理解。
当频率较低时,信号保留,量化噪声被削减,当频率比较高时,量化噪声保留,信号削减。
图 5 Delta-Sigma 调制器输出 (频域)
因此,通过Delta-Sigma调制环节之后,有效信号频带的信噪比进一步被优化。
Digi-Key Delta-Sigma (Σ-Δ) ADC
我们可以在Digi-Key模数转换器(ADC)大类下,架构选项找到“三角积分”,即Delta-Sigma ADC
图 6Digi-Key ADC 参数筛选