簡述Σ-ΔADC（第二部分）：調(diào)節(jié)器

Σ-Δ轉(zhuǎn)換器使用從調(diào)節(jié)器得到的許多采樣值產(chǎn)生1bit碼流。Σ-ΔADC以高采樣速率使用輸入信號(hào)量化器完成這個(gè)任務(wù)。像所有的量化器一樣，Σ-ΔADC調(diào)節(jié)器獲取輸入，產(chǎn)生數(shù)字碼流表征輸入電壓。可以觀察時(shí)域或頻域的Σ-Δ調(diào)節(jié)器。如果看時(shí)域表現(xiàn)，可以見一階調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)(圖1)。

　　調(diào)節(jié)器測(cè)量模擬輸入信號(hào)和反饋DAC的模擬輸出。隨后一個(gè)積分器測(cè)量求和節(jié)點(diǎn)的模擬電壓輸出，為1位ADC呈現(xiàn)出一個(gè)斜坡信號(hào)。1位ADC轉(zhuǎn)換積分器輸出信號(hào)為數(shù)字一或零。使用系統(tǒng)時(shí)鐘，ADC將1位數(shù)字信號(hào)送到調(diào)節(jié)器輸出，也通過反饋回輸入，在這里1位DAC為等待。

　　1位ADC將信號(hào)量化為離散的輸出編碼，帶有轉(zhuǎn)換器的量化噪聲(ei)。調(diào)節(jié)器輸出等于輸入信號(hào)加上量化噪聲(ei–ei–1)。如這個(gè)公式所示，量化噪聲為調(diào)節(jié)器當(dāng)前誤差(ei)減去前一個(gè)誤差(ei–1)的微分。時(shí)域輸出信號(hào)為以采樣頻率FS的輸入信號(hào)脈沖波形。如果將輸出脈沖序列平均，它等于輸入的信號(hào)值。

　　頻域圖反映了不同的問題（圖2）。時(shí)域輸出脈沖在頻域內(nèi)表現(xiàn)為輸入信號(hào)（或毛刺）和變形的噪聲。圖2的噪聲特性是調(diào)節(jié)器頻率作用的關(guān)鍵。

　　不像大多數(shù)量化器，Σ-Δ調(diào)節(jié)器包括形成量化噪聲的積分器。調(diào)節(jié)器輸出的噪聲頻譜并不平滑。更重要的，在頻率分析中，可以看到積分器怎樣在更高頻率處形成噪聲，便于產(chǎn)生更高分辨率的結(jié)果。

　　圖2中調(diào)節(jié)器輸出顯示了調(diào)節(jié)器的量化噪聲在0Hz時(shí)開始為低電平，快速上升，然后在調(diào)節(jié)器采樣頻率為最大值處穩(wěn)定。

　　二階調(diào)節(jié)器進(jìn)行兩次積分，而不是僅有一次，是最小化低頻率量化噪聲的一種好方法。大多數(shù)Σ-Δ調(diào)節(jié)器具有更高的階數(shù)。例如，更常用的Σ-Δ轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)包括二、三、四、五或六階調(diào)節(jié)器。多階調(diào)節(jié)器在更高頻率形成更大的量化噪聲。