طراحی مدولاتور سیگما دلتای پهن باند

امکان پیاده سازی آسانتر ساختارهای پیچیده با بلوک های ساده در مدارهای دیجیتال و همچنین نویزپذیری کمتر آنها، سبب شده است که امروزه بیشتر کار پردازش سیگنال در این بخش انجام شود. ولی با وجود رشد سیر دیجیتالی شدن قطعات الکترونیکی، پردازش سیگنال های آنالوگ همچنان از اهمیت و جایگاه ویژه ای برخوردار است. زیرا داده های جهان پیرامون ما سیگنال های پیوسته در زمان هستند. بنابراین همواره نیاز به مبدل هایی داریم که داده های دنیای واقعی را برای پردازش به اندازه های دیجیتال تبدیل کنند. امروزه افزایش سرعت و دقت پردازنده های دیجیتال، مستلزم وجود مبدل هایی با سرعت و دقت بالا است. مبدل های داده را می توان به دو نوع نایکوئیست و فرانمونه بردار دسته بندی کرد. مبدل های فرا نمونه بردار به علت تاثیرپذیری کمتر در برابر خطاهای پروسه ساخت(که همواره در ساخت قطعات آنالوگ وجود دارد)، انتخاب مناسبی برای کاربردهای با دقت بالا هستند. مبدل های سیگما دلتا از رایج ترین نوع مبدل های فرا نمونه بردار هستند که علاوه بر برتری فرا نمونه برداری به علت برخورداری از ساختار حلقه بسته و توانایی شکل دهی نویز، امکان دستیابی به دقت های بالا را فراهم آورده اند. بنابراین به علت برخورداری از دو توانایی دقت و سرعت بالا، امروزه مبدل های سیگما دلتا در میان سایر مبدل ها، گزینه بسیار رایجی هستند. روش دیگری برای افزایش پهنای باند عبوری سیگنال ورودی استفاده از معماری time-interleaved می باشد. در این ساختار شماری از مبدل های داده که به صورت موازی با هم قرار دارند، به صورت همزمان مقادیر نمونه گرفته شده از سیگنال ورودی را کوانتایز می کنند. همچنین استفاده از تزویج متقابل خطای کوانتیزاسیون مسیرهای مختلف در ساختار ti منجر به ایجاد عبارت های حذف شده در تابع تبدیل نویز مطلوب می شود. این امر موجب افزایش مرتبه شکل دهی نویز و درنتیجه افزایش نسبت سیگنال به نویز نهایی مدولاتور می شود. در این پایان نامه، معماری اضافی برای مدولاتور سیگما دلتای دو مسیره مرتبه اول ارائه و ساختار تعمیم یافته این طرح پیشنهادی نیز بررسی شده است. همچنین در حالت کلی، ماتریس های تزویج بهینه جهت حصول شکل دهی نویز مطلوب محاسبه شده است. شبیه سازی ها جهت راست آزمایی طرح پیشنهادی، در دو سطح لایه سیستمی در محیط سیمیولینک نرم افزار matlab و لایه مداری با کمک نرم افزار ads 2011 انجام شده است. در سطح سیستمی، پارامترهای غیرایده آلی از جمله بهره محدود آپ-امپ، فرکانس بهره واحد و sr محدود در آپ-امپ، عدم تطابق در کانال و ضرائب تزویج و همچنین تاثیر رزولوشن کوانتایزر بر عملکرد مدولاتور سیگما دلتا مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها نیز در سطح مداری، پیاده سازی سوئیچ-خازنی ساختار پیشنهادی و شبیه سازی مرتبط با آن ارائه شده است.