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16位音频sigma-deltaAD转换器关键设计技术研究的中期报告
为了实现高质量的音频信号采样和处理，需要采用高性能的AD转换器。16位音频sigma-deltaAD转换器是一种常见的高精度、高速、高SNR的ADC。本报告旨在探讨16位音频sigma-deltaAD转换器的关键设计技术。
1.sigma-delta调制技术
sigma-delta调制技术是16位音频sigma-deltaAD转换器的核心技术之一。它将输入信号进行高速采样和量化，生成一个高速数字数据流，然后利用滤波器将高速数据流转换为数字输出信号。
sigma-delta调制器在转换器的输入端用于将模拟信号转换为数字序列。该技术利用过采样技术，将采样率提高到很高的水平，通常高于需要采集的信号频率的几十甚至数百倍。然后，使用高速运算放大器进行积分，将采样值与先前的值进行比较，从而实现量化。
使用sigma-delta调制技术的转换器是单速率转换器，它的任务是将原始信号转换为数字序列。因为采样器的采样速率比输入信号的信号速率要高得多，可以减少量化误差并扩展动态范围。
2.delta-sigma数字滤波器
delta-sigma数字滤波器（DSF）是sigma-delta转换器中最重要的组成部分之一。DSF实现了对输入数据流进行数字滤波，以去除噪声和伪像。由于sigma-delta调制器的高采样率和DSF的滤波作用，采集的信号可以在高频段上进行完整的重建，从而提高16位音频sigma-deltaAD转换器的SNR和动态范围。
DSF可以分为二阶和多阶结构。在多阶DSF中，级数的数量越多，滤波器的阻带越窄，带宽越宽，但会增加滤波器的计算和存储开销。因此，在设计16位音频sigma-deltaAD转换器时需要平衡带宽和抗混叠滤波的滤波器级数，以实现最佳性能。
3.增益调节技术
16位音频sigma-deltaAD转换器还需要一种增益调节技术，以适应不同的信号输入幅度和增益误差。在传统的sigma-delta转换器中，为了确保数据的动态范围，在调制器的输入端使用固定增益前置放大器。
然而，这种设计可能会产生系统增益误差。在16位音频应用中，误差必须控制在0.5dB以下。为了实现此目标，设计师可以使用可编程序增益前置放大器或可编程序降低增益技术。这些技术可以根据采样信号的幅度自动对增益进行调整，从而减少增益误差并提高系统性能。
总体而言，16位音频sigma-deltaAD转换器的关键设计技术包括sigma-delta调制技术、DSF数字滤波器和增益调节技术。通过进一步优化这些技术，可以实现更高功率效率、更低的失真、更低的噪声和更高的动态范围。