譯者序原書前言致謝
第1章 Sigma-Delta調制器概述：基本原理、基礎結構與性能指標 1
1.1模 /數轉換器基礎 1
1.1.1采樣 3
1.1.2量化 4
1.1.3量化白噪聲模型 6
1.1.4噪聲整形 8
1.2Sigma-Delta 調制器 9
1.2.1從噪聲整形繫統到 Sigma-Delta調制器 9
1.2.2Sigma-Delta調制器的性能參數 10
1.3一階 Sigma-Delta調制器 13
1.4Sigma-Delta調制器的性能提升與分類 16
1.4.1Sigma-Delta調制器的繫統級設計參數和策略 16
1.4.2Sigma-Delta調制器的分類 18
1.5知識整合：從 Sigma-Delta調制器到 Sigma-Delta模 /數轉換器 19
1.5.1Sigma-Delta抽樣濾波器簡介 20
1.6Sigma-Delta數 /模轉換器 22
1.6.1Sigma-Delta數 /模轉換器中的繫統設計折中與信號處理
23
1.6.2數 /模轉換器中數字 Sigma-Delta調制器的實現 24
1.7小結 25
參考文獻 26

第2章Sigma-Delta調制器的結構分類 28
2.1二階 Sigma-Delta調制器 28
2.1.1二階 Sigma-Delta 調制器的另一種表示方法 30
2.1.2具有單位增益信號傳輸函數的二階 Sigma-Delta調制器 33
2.2高階單環二階 Sigma-Delta調制器 34
2.3級聯 Sigma-Delta調制器 38
2.3.1級聯 Sigma-Delta調制器的結構 45
2.4多位 Sigma-Delta調制器 48
2.4.1多位數 /模轉換器誤差的影響 48
2.4.2動態器件匹配技術 49
2.4.3雙量化 52
2.5帶通 Sigma-Delta調制器 54
2.5.1正交帶通 Sigma-Delta調制器 55
2.5.2 z → .z2低通 -帶通變換 57
2.5.3具有化噪聲傳輸函數的帶通 Sigma-Delta調制器
58
2.5.4時間交織和多相位帶通 Sigma-Delta調制器 61
2.6連續時間 Sigma-Delta調制器的結構和基本原理 63
2.6.1連續時間 Sigma-Delta調制器的直觀分析 65
2.6.2連續時間 Sigma-Delta調制器中的混疊抑制簡述 68
2.7離散時間 Sigma-Delta調制器 -連續時間 Sigma-Delta 調制器變換 69
2.7.1脈衝不變變換 70
2.7.2二階 Sigma-Delta調制器的離散時間 -連續時間變換 72
2.8連續時間 Sigma-Delta調制器的直接綜合法設計 74
2.9 小結 76
參考文獻 76

第3章開關電容 Sigma-Delta調制器中的電路誤差 81
3.1開關電容 Sigma-Delta調制器中的非理想因素概述 81
3.2開關電容 Sigma-Delta調制器中的有限放大器增益 83
3.3開關電容 Sigma-Delta調制器中的電容失配 87
3.4開關電容 Sigma-Delta調制器中的積分器建立誤差 90
3.4.1積分器建立的行為級模型 90
3.4.2有限放大器增益的線性效應 —增益帶寬積 94
3.4.3有限放大器壓擺率的非線性效應 95
3.4.4有限開關導通電阻效應 97
3.5開關電容 Sigma-Delta調制器中的電路噪聲 101
3.6開關電容 Sigma-Delta調制器中的抖動 104
3.7開關電容 Sigma-Delta調制器中的失真源 106
3.7.1非線性放大器增益 106
3.7.2非線性開關導通電阻 108
3.8Sigma-Delta調制器的高階選型設計實例分析 110
3.8.1理想調制器性能 110
3.8.2噪聲洩漏 111
3.8.3電路噪聲 114
3.8.4建立誤差 115
3.8.5整體高階選型設計和噪聲預算 117
3.9小結 118
參考文獻 119

第4章連續時間 Sigma-Delta調制器中的電路誤差和補償技術 122
4.1連續時間 Sigma-Delta調制器的非線性概述 122
4.2連續時間積分器和諧振器 123
4.3連續時間 Sigma-Delta調制器中的有限放大器增益 125
4.4連續時間 Sigma-Delta調制器中的時間常數誤差 127
4.5連續時間 Sigma-Delta調制器中的有限積分器動態性能 129
4.5.1有限增益帶寬積對連續時間 Sigma-Delta調制器的影響 130
4.5.2有限壓擺率對連續時間 Sigma-Delta調制器的影響 132
4.6連續時間 Sigma-Delta調制器中的失真源 133
4.6.1前端積分器中的非線性 133
4.6.2反饋數 /模轉換器中的碼間干擾 136
4.7連續時間 Sigma-Delta調制器中的電路噪聲 136
4.7.1考慮非歸零反饋數 /模轉換器時的噪聲分析 137
4.7.2考慮開關電容反饋數 /模轉換器時的噪聲分析 138
4.8連續時間 Sigma-Delta調制器中的時鐘抖動 139
4.8.1歸零數 /模轉換器中的抖動 141
4.8.2非歸零數 /模轉換器中的抖動 142
4.8.3開關電容數 /模轉換器中的抖動 143
4.8.4時鐘抖動誤差的殘餘效應 144
4.8.5利用有限長單位衝激響應濾波器（FIR）和正弦整形數 /模轉換器降低時鐘抖動效應 147
4.9連續時間 Sigma-Delta調制器中的過量環路延遲 149
4.9.1過量環路延遲的直觀分析 149
4.9.2基於脈衝不變離散時間 -連續時間變換的過量環路延遲分析 152
4.9.3替代的過量環路延遲補償技術 155
4.10連續時間 Sigma-Delta調制器中的量化器亞穩態 156
4.11小結 160
參考文獻 160

第5章行為級建模和高階仿真 165
5.1Sigma-

在CMOS技術中， Sigma-Delta調制器已經成為實現集成電路繫統中模 /數轉換的好方法之一。相較於其他模 /數轉換器（ ADC），在以分辨率和帶寬為坐標單位的平面圖中， Sigma-Delta模 /數轉換器的應用範圍為寬廣。 Sigma-Delta模 /數轉換器是對各種不同類型信號進行數字化的有效方式，這些信號包括應用於高分辨率、低帶寬數據轉換的數字音頻和傳感器接口以及儀器儀表，超低功耗生物醫學繫統和中等分辨率、寬帶寬的無線通信繫統。應用場景的多樣性、魯棒性與簡易性，使得 Sigma-Delta模 /數轉換器成為越來越多工程師在項目研究和工業產品設計中的。
1962年，Inose 等人在論文中次公開提出， Sigma-Delta模 /數轉換器的結構，但其基本原理早已於 1960年由 Cutler進行了專利注冊 [1,2]。Sigma-Delta模 /數轉換器的基本原理簡單易懂，但分析過程較為復雜。 Sigma-Delta模 /數轉換器的基本原理是兩大信號處理技術的結合，即過采樣和量化噪聲整形。過采樣是以比奈奎斯特采樣定律所規定速率更高的速率進行樣本采集；采集的樣本通常使用低分辨率量化器進行量化，量化過程存在較大誤差，量化誤差將在調制器的反饋環路中被消除；此外，再通過數字濾波器使得帶寬外的大部分信號功率被消除，進而實現信號頻譜整形。過采樣與噪聲整形的結合使得 Sigma-Delta模 /數轉換器完成了利用低分辨率量化器實現高精度的數字化過程。因此，與其他需要高精度模擬電路的模 /數轉換器相比， Sigma-Delta模 /數轉換器以犧牲模擬電路精度換取了數字信號運算速度的提升，從而進一步降低對電路誤差的靈敏度，這個特點為 CMOS技術向納米級發展提供了可能。
基於以上優點以及消費電子產品尺寸縮小和行業趨勢的推動，經過許多代 Sig-ma-Delta模 /數轉換器的迭代，初的噪聲整形經過近 50年的不斷優化，產生了許多電路結構、電路繫統設計技術和若干集成電路（ IC）芯片。這些新設計和新電路的產生促使 Sigma-Delta模 /數轉換器不斷優化，創造出更多創新性的設計和成功的工業產品。
所有上述技術發展和技術研究為該領域提供了大量的技術文獻。事實上，自 Candy[3，4]、Boser與 Wooley[5]那些被廣泛引用的開創性文章發表以來，出版物的數量顯著上升，其中包括數以百計項授權專利、成千上萬篇研究論文、一些指導論文 [6-8]、很多導論和專著 [9-31]。然而，對於許多設計者，尤其是那些與眾不同的設計者和專注於 Sigma-Delta模 /數轉換器某些細分領域的有經驗的設計者而言，面對如此海量的資料和已出版的技術文獻常常會迷失方向。這一現像的出現，促使一些作者開始將這些碎片化的信息進行全面、繫統的整合。
除了早期致力於對 Sigma-Delta模 /數轉換器已出版文獻進行分類的書籍 [9]以外，一本旨在作為 Sigma-Delta模 /數轉換器設計指南的書籍已於 1997年由 Norsworthy等人 [10]編寫出版，被業界稱作“黃皮書”。這本書介紹了 Sigma-Delta模 /數轉換器的許多重要組成，由許多行業專家共同撰寫，但缺乏一定的條理和連續性。以這本書為基礎，一些作者開始致力於撰寫繫統性的 Sigma-Delta模 /數轉換器設計指導專著。
此外，由 Schreier與 Temes撰寫、於 2005年出版的書籍 [21]通常被稱作“綠皮書”，這本書已成為 Sigma-Delta模 /數轉換器領域受歡迎的書籍之一。這本書提供了一個優秀、全面的 Sigma-Delta模 /數轉換器解決方案、基本原理和主要架構，還列舉了一些設計結構，並利用 MATLAB工具 [32]加以實現。該書的修訂版由 Pa-van、Schreier和 Temes主編，於 2017年出版 [33]。第 2版在不改變第 1版的核心，即介紹 Sigma-Delta模 /數轉換器的基本原理的基礎上，擴展了關於連續時間（ CT）電路實現和設計的部分。
還有其他一些具有劃時代意義的書籍值得注意，其中包括 Medeiro等人於 1999年 [13]撰寫的關於開關電容 Sigma-Delta模 /數轉換器的繫統設計，以及 2006年 Ort-manns與 Gerfers[22]出版的書籍，該書至今仍然是有關於連續時間 Sigma-Delta模 /數轉換器的完整專著之一。所有這些書籍，包括在其他技術文獻中所提及的專著對 Sigma-Delta模 /數轉換器的介紹都不完整，更多的是關注於設計的某一特定方面，或者是某種結構類型、電路技術或應用。
因此，本書的第 2版在不改變第 1版核心思想的前提下，通過對 Sigma-Delta模 /數轉換器全繫列進行綜合性的、繫統性的介紹以彌補一些知識漏洞，其中包括結構多樣性、電路技術、分析與合成方法、 CAD工具和一些實際設計中需要考量的因素。正如第 1版提及的，本書的初衷是為本科生和研究生提供一本具有教育、參考價值的指導書。基於這個理念，以及作者使用本書第 2版展開教學而得到的反饋和讀者對第 2版的反饋，第 2版的內容已全面更新，進而可以展現給更廣大的讀者，無論是希望對 Sigma-Delta模 /數轉換器獲得更加深入了解和見解的資深設計者，還是渴望在這個熱門話題上得到統一且獨到見解的初出茅廬的設計者，都能從本書中獲益。新的內容和素材使得第 2版成為一本獨特的專著，一本彙編和更新了在 Sigma-Delta模 /數轉換器方面無數的技術和研