直接电荷转移（DCT）结构开关电容DAC（SC DAC）的设计问题请教

Zzofming

如题，小弟目前在做Sigma Delta DAC相关工作，设计后级模拟SC DAC的时候有一些问题想要请教。



1.如图结构，开关电容DAC的采样电容Cs和反馈电容CF该如何取值？
这个问题自己做了一些推导，主要是KT/C噪声的问题，楼主做24bit Sigma Delta DAC，要求模拟SC DAC的输出SNDR约为110dB，输入48KH音频信号，时钟速率6.144MHZ(OSR=128)，数字调制器采取4bit输出，输入摆幅取±1V
如此考虑KT/C噪声，输入信号能量为0.5V²，要求噪声电压为（0.5/10^11）^1/2=2.234uVrms，考虑差分结构全电容采样情况，共30个Cs
则Cs=30KT/Vn^2/128=194pF，这么大的电容值显示是不可取的，这里的推导是否存在问题呢？是不是并非简单的30个KT/C噪声叠加的情况？


2.反馈电容CF的取值问题，这个由SC DAC的低通滤波器特性决定，考虑截止频率20KHz，在全电容采样的情况下截止频率最大，传递函数的分母为1-mZ^-1，
其中m=CF/CF+MCs，M为采样电容个数，m又等于（1-sinWc）/cosWc，Wc为截止频率/采样频率*2pi，这么考虑是否也有问题呢？

感谢各位赐教

castrader

电容是并联，你把30的位置放反了

Zzofming

castrader 发表于 2023-11-6 22:03
电容是并联，你把30的位置放反了

是的是的，非常感谢！这样子应该是单边一个Cs采样，差分2KT/C这个情况噪声最大，但这样电容好像还是有十几pF，还是很大，SNDR是不是取不到110dB这个量级？

castrader

不能光算差分的噪声增加，你输入信号是+-1V，有效值也有1.414V了，信号功率是2V^2也多了6dB

Zzofming

castrader 发表于 2023-11-7 10:10
不能光算差分的噪声增加，你输入信号是+-1V，有效值也有1.414V了，信号功率是2V^2也多了6dB ...

不能光算差分信号增加是什么意思呢，峰峰值2V的正弦信号，有效值应该是0.707V，一般计算KT/C需要满足的条件，是在输入-3dBFS情况下，满足SNR？感谢指教

castrader

哦，我的意思是差分电路除了带来噪声功率加倍的坏处，还带来信号功率4倍的好处以及偶次谐波的抑制，还是赚了的。

Zzofming

castrader 发表于 2023-11-7 17:19
哦，我的意思是差分电路除了带来噪声功率加倍的坏处，还带来信号功率4倍的好处以及偶次谐波的抑制，还是赚 ...

哦哦这样子，谢谢

nanke

先了解一下KT/C的本质吧，没有调制过的KT/C就是整个频带都有的白噪声，而音频主要关心20~20KHz噪声。不是一个东西。

nanke

截止频率要考虑带外噪声和带内衰减，择中处理，不知道的话看audio论文，看看别人怎么取的。

Zzofming

nanke 发表于 2023-11-8 13:42
先了解一下KT/C的本质吧，没有调制过的KT/C就是整个频带都有的白噪声，而音频主要关心20~20KHz噪声。不是一 ...

是的，这里的KT/C噪声理论上应该是电阻的热噪声，被开关导通电阻和采样电容构成的低通滤波整形之后，落在通带内的噪声，大小为KT/C？KT/C噪声在采样频率Fs/2内均匀分布，那么落在信号带内的噪声应该是KT/C/OSR，这样考虑应该是没有问题的？
这里后级还有一个低通滤波器，用来滤除20KHz以外的带外噪声。