Modulación Sigma-Delta

La modulación Sigma-Delta (ΣΔ) o Delta-Sigma (ΔΣ) es un tipo de conversión analógica a digital o digital a analógica.

Un circuito conversor analógico-digital (ADC) que implemente esta técnica puede ser realizado fácilmente usando sistemas de bajo coste del tipo CMOS, semejantes a los usados para fabricar circuitos integrados digitales.

Es por esta forma de construirlos, por lo que, pese a haber sido propuestos por primera vez a principios de los años '60, solo se ha generalizado su uso en los últimos años, gracias al empleo de tecnologías basadas en el silicio.

Estos últimos poseen características que los hacen más apropiados para aplicaciones de alta velocidad.

El ruido aportado por el cuantificador es considerado aditivo a la salida del integrador, tal como muestra la figura 2.2, donde además se ha considerado un modulador de tiempo discreto.

Como se puede observar, el ruido de cuantificación queda atenuado en una determinada banda de frecuencia próxima a cero, como se muestra en la figura 2.3.

En general se pueden definir dos funciones de transferencia asociadas a un modulador SD.

Normalmente un modulador Sigma-Delta empieza especificándose a través de su NTF.

Teniendo en cuenta la expresión anterior se define la resolución de un modulador Sigma-Delta como: donde ENOB se refiere al número de bits efectivos del convertidor A/D obtenido.

Dos casos en los que el modelo lineal no funciona, por ejemplo, son los siguientes:

Figura 1. Diagrama de bloques de un modulador ΔΣ de 1. er orden.
Fig. 2: Derivación de la modulación ΔΣ a partir de la modulación Δ.
Figura 2.1. Modulador ΣΔ de Primer Orden
Figura 2.2. Modelo lineal de un modulador ΣΔ discreto de primer orden.
Figura 2.3 Ruido de cuantificación en los moduladores ΣΔ de primero (1), segundo (2) y tercer orden (3),
Figura 2.4. Diagrama de bloques general de un modulador SD en tiempo discreto.