簡述Σ-ΔADC（第二部分）：調節器

Σ-Δ轉換器使用從調節器得到的許多采樣值產生1bit碼流。Σ-ΔADC以高采樣速率使用輸入信號量化器完成這個任務。像所有的量化器一樣，Σ-ΔADC調節器獲取輸入，產生數字碼流表征輸入電壓。可以觀察時域或頻域的Σ-Δ調節器。如果看時域表現，可以見一階調節器的結構(圖1)。

　　調節器測量模擬輸入信號和反饋DAC的模擬輸出。隨后一個積分器測量求和節點的模擬電壓輸出，為1位ADC呈現出一個斜坡信號。1位ADC轉換積分器輸出信號為數字一或零。使用系統時鐘，ADC將1位數字信號送到調節器輸出，也通過反饋回輸入，在這里1位DAC為等待。

　　1位ADC將信號量化為離散的輸出編碼，帶有轉換器的量化噪聲(ei)。調節器輸出等于輸入信號加上量化噪聲(ei–ei–1)。如這個公式所示，量化噪聲為調節器當前誤差(ei)減去前一個誤差(ei–1)的微分。時域輸出信號為以采樣頻率FS的輸入信號脈沖波形。如果將輸出脈沖序列平均，它等于輸入的信號值。

　　頻域圖反映了不同的問題（圖2）。時域輸出脈沖在頻域內表現為輸入信號（或毛刺）和變形的噪聲。圖2的噪聲特性是調節器頻率作用的關鍵。

　　不像大多數量化器，Σ-Δ調節器包括形成量化噪聲的積分器。調節器輸出的噪聲頻譜并不平滑。更重要的，在頻率分析中，可以看到積分器怎樣在更高頻率處形成噪聲，便于產生更高分辨率的結果。

　　圖2中調節器輸出顯示了調節器的量化噪聲在0Hz時開始為低電平，快速上升，然后在調節器采樣頻率為最大值處穩定。

　　二階調節器進行兩次積分，而不是僅有一次，是最小化低頻率量化噪聲的一種好方法。大多數Σ-Δ調節器具有更高的階數。例如，更常用的Σ-Δ轉換器的設計包括二、三、四、五或六階調節器。多階調節器在更高頻率形成更大的量化噪聲。