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[讨论] 如何精确仿真sigma-delta调制器的SNR

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发表于 2014-2-11 15:14:53 | 显示全部楼层 |阅读模式

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研究sigma-delta大半年有余,基本还是小白一枚,不得不说水太深了。。。
年前做了一个2-1MASH的调制器,1月初提交的数据,现在想基于这次的设计对比一下行为级和transistor级的仿真,也就是想将spectre与simulink的仿真结果作对比,看看二者在各种参数下是否具有一致性。【如果我这个想法不切实际,请拍醒我。。。

因此需要搞清楚spectre与simulink各自的仿真方法。simulink的仿真之前有好多版本的toolbox,它们在仿真和处理结果上基本一致,原理也很对,大家也都认同,所以直接拿来用了。。。但是本小白不太确定spectre下如何精确仿真SDM的SNR,还请各位大神不吝赐教~

之前的仿真方法是:正弦信号输入,仿tran(加入Transient Noise选项),仿很多个时钟周期(1w~10w),对于输出的PDM在每个时钟周期取一个点形成一个序列,对序列加窗(hanning),做FFT,从而求出SNR。

以上仿真方法,如果完全不对或者部分不对,请各路大神指正~ 如果上述方法没有原则性的问题的话,小白对此还有几个细节问题请大神们指教

1.Transient Noise的参数应该如何设置,特别是noise update这一项究竟该如何处理;
2.原则上需要仿多少个时钟周期得到的结果比较精确;
3.上述的PDM处理方法(每个周期取一个点,加窗,做FFT)有问题么?
4.spectre的仿真结果靠谱么。。。(我的意思是与测试结果相比)

筒子们请尽情的指出我的错误,说出你们的想法!体谅体谅我这颗焦虑忧伤又积极上进的心吧~
发表于 2014-2-11 17:12:10 | 显示全部楼层
等芯片回来了再对比一下仿真,感受会深些。
发表于 2014-2-12 11:35:41 | 显示全部楼层
transient noise 仿真SDM做FFT不太现实,仿真的时间太长。因为FFT的精度跟仿真的周期数相关。而trannoise严重增加仿真时间。我的做法是transient noise仿真看第一级积分器的输出信号,计算其均方根值,等效到输入噪声,这样噪声的影响即可评估,其实simulink建模的时候即可加入噪声,让噪声的影响小于量化噪声。
tran 仿真只需考虑电路的瞬态响应。这样仿真时间比较经济。

另外提醒一下,PDM码需要AD转换,这样FFT输入值只有0,1组成的PDM序列。因为瞬态是电源有波动,还有仿真工具精度的问题。
 楼主| 发表于 2014-2-12 13:35:45 | 显示全部楼层
回复 3# abab1394

谢谢!我从spectre的结果中提取PDM序列时,确实进行了转换,转换成了0 1的序列,然后进行FFT变换的。

你提到只对第一积分器单独进行transient noise仿真,想问一下,在仿真时将积分器的输入和反馈电压都置零么(否则积分器说不准什么时候不就饱和了?)以及等效成输入噪声是将噪声信号直接除以积分器增益就行么?


另外,transient noise仿真时的参数设置能不能讲一讲,如果方便的话贴个仿真设置的图(下图)好么~
transient noise.jpg
   
像图中Fmax、Fmin需要设到多少才合适呢?之前有人说Fmax要到10G左右。。。这么大的话仿真时间岂不是很吓人。。。
发表于 2014-2-12 20:25:43 | 显示全部楼层
回复 3# abab1394


   以你的经验看triansent noise仿真结果准不准确?   我觉得如果管子工作在一种状态可能结果是准确的,但是管子工作状态变化来变化去就很难保证电路中加入的噪声是正确的
发表于 2014-2-13 09:09:47 | 显示全部楼层
回复 5# longqingshan


    fmax的值可以根据你的采样率来设置,个人觉得10*fs,应该是合理的。因为运放有自己的BW,fs 与BW为几倍至10几倍的关系。


工作状态的设定可以保存稳定态的IC值,再load进来。spectre在这方面做得比较好。
 楼主| 发表于 2014-2-13 10:33:46 | 显示全部楼层
回复 6# abab1394

那Fmin呢?按照manual上的定义,Fmin设得太小是不是没有意义?(因为仿真时间如果不够长的话根本看不到很低频的东西)

另外,4楼我贴的那个图中Noise Update那一项应该怎么设置的?这个step和fmax的勾选有什么讲究呢

谢~
发表于 2014-2-13 11:30:40 | 显示全部楼层
回复 6# abab1394

但是开关工作是不是一种状态阿,这个怎么处理?再请教一下,初始状态怎么load?
发表于 2014-2-13 13:34:53 | 显示全部楼层



开环采样的情况带宽很高,fmax要设置的合理,快于电路中的任何一个通路。

fmin是不能设置太小。

update 选fmax,这样才有意义。step是tran的step,这样会少很多点。

spectre 中 仿真看如下的文档,这时我前阵总结的:




Trannoise_simulation.pdf (110.47 KB, 下载次数: 1015 )
 楼主| 发表于 2014-2-13 15:02:58 | 显示全部楼层
回复 9# abab1394

先拜读研究一下
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