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关于sigma delta modulator的ditter的问题

时间:12-12 整理:3721RD 点击:
  向大家请教一个问题,就是在设计一个3阶OSR=40的sigma delta modulator,SFDR>85,是否需要ditter?考虑用multi-bit设计,书上在讲解pattern tone的时候都是用1bit来说明的,好像只提到跟阶数有关系,并没有特别提到multi-bit与pattern tone的关系,在做仿真的时候,设计了一个伪随机序列发生器,好像在三阶的调制器里,加不加这个ditter,仿真差别并不明显,因为信号是一个从DC到1.5M的带宽,是否有必要做一个option,加入这个ditter呢?

谢谢,自己推导了一下,一个有理数的dc输入,a/b<1,a+b为奇数时,不管多少比特,调制器的序列里面总会可以找到一个周期性为2nb,也就是会产生pattern noise,在fs/2/b/n,因此pattern noise的频率这个和量化器比特数没有关系,只与能量与比特数有关系,所以,如果一个二阶或者一阶多比特的话,也是有pattern noise的,只是看强度会不会影响sfdr而已!欢迎大家讨论!

你的modulator肯定有热噪声,阶数越高,内部状态节点越多,越不可能出现pattern.

不是不可能出现,阶数越高,意味着落在信号袋内的周期序列的周期数要越大,因此对于固定FFT点数,周期性tap的能量会越小,则在频率FFT频谱中看到的能量会越小,一旦小于量化噪声能量,就会可以忽略,但应该不会表示不会出现pattern noise,这个是我的理解。

这个是基于在量化器之前叠加了一个变化大和快的高频noise的情况下会减轻pattern noise吧?

我个人感觉不完全是这样
multi-bit的pattern肯定比single-bit要小一些
因为反馈的离散型大了,而不是量化噪声大了

muti-bit的parttern noise能量肯定是比single-bit要小,这个可以推导出来。


这个显然
我的意思是说
pattern不一定要比q噪声小
只要淹没在t噪声中就行了

咱别推导,就拿直觉想也能明白。这就好像唱歌接龙,人越多,越不容易一开始和最后唱是一个歌,因为中间有噪声

他分析的没错,dither的本质都是让limit cycle的频率越来越低,但是limit cycle还是会存在。我记得audio society有篇论文分析了这个问题,好像叫why 1-bit sigma delta modulator is not enough for high performence...blabla...
audio society里面分析limit cycle的文章比较多,因为对这个东西最敏感的还是音频

他说的是对的,但我的意思是,内部节点越多,状态空间越大,热噪声本身就容易dither了,基本看不到tone了

这个是思维方式问题,
工程上, 1 + 0.1 约等于 1
数学上, 1 + 0.1 等于且只能等于 1.1
上面的讨论,一个讲存在,一个讲看不见。。。

temes的书上说ditter要变化大,变化快,才能消除pattern noise的影响。如果热噪声的强度不够大的话,未必会对pattern noise的改善有多大。

我的工程实践经验告诉我阶数大于2,multibit就没见过tone

感谢大家的热情讨论,仿真过好几种情况,总结如下:
1.pattern noise是存在的,不管是二阶还是3阶,基本上在二阶的时候是比较明显的,在三阶的时候,还是可以看得到,FFT的点数够多的话,看的出来,pattern noise理论上是一个个单频,点数多才容易看出来。
2.多比特和多比特的情况下,增加比特数好像对量化噪声的改善要比pattern noise要好;
3.如上面的朋友所说,阶数大于2的情况下,pattern noise所引起的SFDR已经很大了,应该会小于harmonic或者量化噪声的SFDR的要求,因此一般会忽略不考虑。

if you are care about it. you may add dither to make the noise  flatten.

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