ELIS - CAS
elis - cas
English | Home | Contact | Print

Sigma delta modulatie in continue tijd


Algemeen principe sigma delta modulatie

Bij analoog-naar-digitaal omzetting maakt men steeds afrondingsfouten door de eindige nauwkeurigheid van de quantiseereenheid. Wanneer het aantal bits in de quantiseereenheid groot genoeg is manifesteert zich dit benaderend als een witte ruisvloer in het uitgangsspectrum. Bij sigma delta modulatie wordt ten eerste gebruik gemaakt van overbemonstering. De signaalband is dan veel kleiner dan de Nyquistband en de verhouding van beide noemt men de overbemonsteringsfactor (Engels: oversampling ratio, OSR). Ten tweede wordt de nog resterende quantisatieruis in de signaalband naar hogere frequenties gekneed (Engels: noise shaping). De resterende quantisatieruis in de signaalband is dus enorm gereduceerd, wat de nauwkeurigheid sterk opdrijft (zie figuur voor OSR=5).

Continue-tijd sigma delta modulatie

Om de ruiskneding te implementeren wordt gebruik gemaakt van een regelkring. Voor continue-tijd sigma delta modulatie bestaat die uit een analoog lusfilter H(s), een bemonsteraar, een quantiseereenheid en een D/A-omzetter in het terugkoppelpad (zie figuur). De quantiseereenheid kan via de witte ruisbenadering vervangen worden door een equivalente ruisingang. Door het lusfilter te implementeren als een cascade van integratoren zorgt men ervoor dat de ruis sterk onderdrukt wordt in de signaalband aan de uitgang (ruiskneding), terwijl het ingangssignaal daar bijna onverzwakt verschijnt.

Derde orde prototype met een gereduceerd aantal comparatoren

Een prototype met derde orde lusfilter werd ontworpen voor een bandbreedte van 1,5 MHz aan een OSR van 32. Om een hoge piek SNR te halen wordt een 6-bit quantiseereenheid gebruikt. Daar het aantal comparatoren in deze quantiseereenheid dan zeer groot zou zijn, wordt een vernieuwende techniek toegepast om dit aantal grondig te reduceren.

betrokken onderzoekers: dr. ir. Jeroen De Maeyer, ir. Bart De Vuyst