此外，圖 4 所示的 ADC 輸出信號在 240MHz 頻率下不僅嚴(yán)重過采樣，而且還大幅減少了，能進(jìn)一步減少 ADC 輸出帶寬。在帶通濾波器和抽取塊的硬件實現(xiàn)過程中，如果按 16 分之一抽取，每 16 個濾波器輸出值就只需計算一次，其可讓有效采樣率降至 15MHz（比帶限輸入信號的最高頻率快 3 倍），進(jìn)而可降低硬件要求。

圖 5 是 DigilentCmod S6 開發(fā)模塊用于生成如圖 2 所示反饋信號的 VHDL 源代碼以及與圖 3 傅立葉轉(zhuǎn)換相關(guān)的比特流數(shù)據(jù)。LVDS_33 輸入緩沖器可直接實例化，然后分別連接至模擬輸入信號和反饋信號 sigin_p 和 sigin_n。內(nèi)部信號 sig 由 LVDS_33 緩沖器的輸出驅(qū)動，并由隱含的觸發(fā)器采樣以生成 sigout。信號 sigout 是串行比特流，其經(jīng)過過濾，可生成 N 位 ADC 輸出。我們使用免費(fèi)的賽靈思 ISE Webpack 工具實現(xiàn)了該項目。圖 5 是 VHDL 代碼以及一部分與圖 1 電路系統(tǒng)有關(guān)的 UCF 文件。

3、組件數(shù)量少

近期一些文章將我們描述的 ADC 架構(gòu)誤稱為 ?∑ 架構(gòu)。盡管真正的 ?∑ ADC 極富優(yōu)勢，但這種方法簡單，而且組件數(shù)量少，對某些應(yīng)用極具誘惑力。LVDS_33 輸入緩沖器具有較高的輸入阻抗，因此在許多應(yīng)用中，傳感器輸出可直接連接至 FPGA 輸入，無需前置放大器或緩沖器。這在許多系統(tǒng)中都很有優(yōu)勢。

我們的方法還有一個優(yōu)勢，那就是通過疊加來實現(xiàn)“混合”多個串行比特流以及應(yīng)用單個濾波器來恢復(fù)輸出信號的應(yīng)用。例如，在基于陣列的超聲波系統(tǒng)中，串行比特流可延時實現(xiàn)聚焦算法，隨后以矢量的方式添加，而單個濾波器則用于恢復(fù)數(shù)字化聚焦的超聲波矢量。

采用 FIR 濾波器生成 ADC 輸出是一個簡單笨拙的方法，這里使用這種方法主要是為了說明起見。在大多數(shù)實現(xiàn)方案中，ADC 輸出將用傳統(tǒng)積分／低通濾波器解調(diào)器拓?fù)渖伞?/p>

參考文檔

XPS Delta-Sigma Analog to Digital Converter （ADC） V1.01A， DS587， Dec. 2， 2009

R. Steele， Delta Modulation Systems，Pentech Press （London）， 1975

DigilentCmod S6 Reference Manual， DigilentInc.， Sept. 4， 2014

FT2232H Mini-Module Datasheet， V1.7，F(xiàn)uture Technology Devices InternationalLtd.， 2012

TFilter， the Free Online FIR Filter Design Tool

ISE In-Depth Tutorial UG695 （V13.1）， Xilinx， Inc.， 2011

M. Bolatkale and L.J. Breems， High-Speed and Wide-Bandwidth Delta-SigmaADCs， Springer， May 2014 Edition