求教大神关于sigma-delta调制器行为仿真遇到的问题

求教大神们，我按照Understanding Sigma Delta data convertors书设计了CIFF结构的二阶调制器，得出了a g b c参数，然后用SDtoolbox_Piero Malcovati这个行为仿真工具箱建立了行为仿真模型，在仿真时遇到了些问题：我的带宽是1KHz，过采样率为512，采样电容83fF，运放饱和电压设计的为3V，增益为80dB，GBW=200MHz，SR=20V/us；仿真时当输入幅值比较大时比如2.85V，只有输入信号频率为带宽临界频率1KHz时SNR才有120dB左右，其他频率点SNR都非常低，但当输入信号幅值比较小时，如0.15V，在整个频率带内SNR都比较高，位数也能达到16bits以上；疑问：
1，为何在输入信号幅值比较高时SNR下降如此厉害了，从图7可见，在输入为1V时SNR已经下降的很厉害了?产生这个的原因是结构没设计好?还是行为仿真模型不对?或者是所使用的行为仿真工具中的模型不准?因为在模型里已经设置运放饱和电压为3V了。
2，在仿真中发现同样的电路和参数运行几次得到的结果有差别，有时差别还比较大，产生这个的原因会是行为模型中噪声用随机函数      来模拟产生的缘故吗?
3，按照红皮书确定了电路结构和系数后，接下来要进行行为仿真，行为仿真模型是自己设计，还是利用一些专家开发的现成的工具箱里的模型?比如SDtoolbox_Piero Malcovati和SDT_Simona Brigati行为仿真工具箱。
4，利用MATLAB行为仿真定下各个子模块电路的spec后，接下来应该怎样做了?是否需要在cadence里用verilog-A建模，进行进一步的仿真分析?还是直接进行晶体管级设计?
问题比较多，还望大神不厌其烦帮我解答呀，拜谢了！

行为模型

仿真程序
clear
t0=clock;
% ************************************************************************
% Global variables
% ************************************************************************
bw=1e3;
% Base-band
R=512;
Fs=R*2*bw;
% Oversampling frequency
Ts=1/Fs;
N=2^14;
    % Samples number
nper=2;
Fin=nper*Fs/N;
% Input signal frequency (Fin = nper*Fs/N)
%Ampl=2.85;
% Input signal amplitude [V]
Ampl=0.15;
Ntransient=10;
%
%
k=1.38e-23;
% Boltzmann Constant
Temp=300;
% Absolute Temperature in Kelvin
Cs=83e-15;
% Integrating Capacitance of the first integrator
alfa=(1e4-1)/1e4;
% A=Op-amp finite gain (alfa=(A-1)/A -> ideal op-amp alfa=1)
Amax=3;
% Op-amp saturation value [V]
sr=20e6;
% Op-amp slew rate [V/s]
GBW=200e6;
% Op-amp GBW [Hz]
noise1=0;      
% 1st int. output noise std. dev. [V/sqrt(Hz)]
%delta=8e-9;        
% Random Sampling jitter (std. dev.)
delta=0;
NCOMPARATORI=1;        % one bit quantizer
match=9e-10;            % Realistic value, but not related to any technology (because of non disclosure agreement)
% Modulator coefficients
a1 = 1.9139;
a2 = 5.8782;
b1 = 0.6459;
c1 = 0.6459;
c2 = 0.1244;
g1 = 1.0091e-004;
finrad=Fin*2*pi;
% Input signal frequency in radians

% ************************************************************************
% Open Simulink diagram first
% ************************************************************************
open_system('TwoOrderDesignMdl')
options=simset('InitialState', zeros(1,3), 'RelTol', 1e-3, 'MaxStep', 1/Fs);
sim('TwoOrderDesignMdl', (N+Ntransient)/Fs, options);
% Starts Simulink simulation
% ************************************************************************
%   Calculates SNR and PSD of the bit-stream and of the signal
% ************************************************************************
w=hann_pv(N);
f=Fin/Fs;
% Normalized signal frequency
fB=N*(bw/Fs);
% Base-band frequency bins
yy1=zeros(1,N);
yy1=yout(2+Ntransient:1+N+Ntransient)';
ptot=zeros(1,N);
[snr,ptot]=calcSNR(yy1(1:N),f,1,fB,w,N);
Rbit=(snr-1.76)/6.02;
% Equivalent resolution in bits

仿真所得结果如下



图1：信号频率125Hz，幅值0.15V



图2：信号频率973Hz，幅值0.15V



图3：信号频率1KHz，幅值0.15V



图4：信号频率125Hz，幅值2.85V



图5：信号频率937Hz，幅值2.85V



图6：信号频率1KHz,幅值2.85V



图7：信号频率125Hz，幅值1V

后面的文字为啥都加横线了?

我不是做delta-sigma的，但看你第一个问题好像已经用管子在搭电路了? 你在系统设计的时候就应该找到你的Maximum Signal Amplitude (MSA)，这是重要的系统参数之一，超过这个幅度，你的系统就会不稳定

我也在搞这个呀

我来尝试回答一下
1. 输入太大积分器会饱和造成snr下降, 可以看看understanding的图3.8. 一般测试的时候加的是-6dB的信号
2. ... 看不到图, 无法解释
3. 自己搭用Schreier的toolbox+simulink模型最好
4. MATLAB比较适合计算系数, 在晶体管级设计前最好搭个Verilog-A模型

申明：网友回复良莠不齐，仅供参考。如需专业解答，请学习本站推出的微波射频专业培训课程。