デルタシグマコンバータでノイズシェーピング: 計算と実用的な洞察

ノイズシェーピングは、デルタシグマコンバーターで使用される重要な技術で、関心の帯域から定量ノイズをプッシュすることで、その解像度を改善します。関連する設計計算を理解することは、さまざまなアプリケーション用のコンバータ性能を最適化するのに役立ちます。

騒音の形成の基礎

デルタシグマコンバーターでは、ノイズシェーピングは、定量ノイズのスペクトル分布を制御するためにフィードバックループとフィルタの使用を含みます。目標は、バンドノイズを増加させながら、バンドノイズを最小限に抑えることです。

ノイズシェーピングの有効性は、ノイズ転送機能(NTF)の順に依存します。より高値な NTF は、より積極的なノイズシェーピングを提供しますが、安定性の問題を導入することができます。基本的な計算は、NTF の注文を選択してループフィルタパラメータを計算することを含みます。

NTF の順番 n の場合、ノイズ転送機能は通常、多項式に従います。帯域内のノイズ電力は、式を使用して推定することができます。

[]S in = (Δ2/12) * (π/fs)^{2n}

ノイズシェーピングの実装には、ノイズ抑制と安定性のバランスをとり、NTF応答をシミュレートし、不安定性を危険にさせずに、目的のノイズプロファイルを確実にします。コンポーネントの許容と非idealitiesは、実際のノイズ性能にも影響します。

実用的な技術は、デジタルフィルタを使用して、帯域内ノイズをさらに減らし、特定のアプリケーション要件のループフィルタ設計を最適化するなどを含みます。定期的なテストと反復的な調整は、最適な結果を達成するための不可欠です。