【摘要】：Sigma-delta ADC采用過采樣和噪聲整形技術(shù),達(dá)到了傳統(tǒng)ADC無法達(dá)到的高精度。隨著對sigma-delta技術(shù)的研究逐步展開和深入,sigma-delta ADC朝著高精度、低功耗、高采樣率的方向拓展。如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于測量檢測系統(tǒng)、數(shù)字音頻、通信等各個不同的領(lǐng)域。而sigma-delta ADC主要由sigma-delta調(diào)制器和數(shù)字濾波器構(gòu)成�；诖�,本文提出了一款應(yīng)用于測量檢測系統(tǒng)的高精度的sigma-delta調(diào)制器。為了有效的減小非線性,提高調(diào)制器的整體性能,本次調(diào)制器的設(shè)計采用了四階單環(huán)一位量化的CIFB結(jié)構(gòu)。結(jié)合本文提出的調(diào)制器的系統(tǒng)設(shè)計方法,在MATLAB中綜合利用DSToolbox工具包,高效完成了整體調(diào)制器系統(tǒng)的行為級的仿真。仿真結(jié)果表明調(diào)整器的SNDR達(dá)到了112d B。與此同時,在行為級仿真時的非理想因素都被參數(shù)化之后用于電路級模塊設(shè)計的性能指標(biāo)。在Cadence IC設(shè)計環(huán)境中,采用GSMC130nm CMOS工藝,完成了整個調(diào)制器的設(shè)計。調(diào)制器采用全差分開關(guān)電容結(jié)構(gòu),有效的減小了偶次諧波,降低了功耗、抑制電路非線性的影響。調(diào)制器整體采用3.3V的工作電壓,在采樣時鐘為1MHz,輸入-4.4BFS的1KHz信號時,仿真得到最后系統(tǒng)的SNDR達(dá)到了107d B,有效位數(shù)為17.6bit。實現(xiàn)了調(diào)制器的整體設(shè)計指標(biāo),達(dá)到了高精度的要求。最終完成調(diào)制器的整體的版圖的繪制。
【圖文】：

下一步的設(shè)計。表3-2不同方法進(jìn)行零極點優(yōu)化得到的性能零點優(yōu)化方法 極點優(yōu)化方法 SNR（dB）1 濾波器法Butterworth濾波器法 129.7Shebyshev-Ⅱ濾波器法 128.82 濾波器法 迭代法 129.23 查表法Butterworth濾波器法 131.5Shebyshev-Ⅱ濾波器法 130.04 查表法 迭代法 129.55 realizeNTF函數(shù) 130.5最后得到優(yōu)化后的NTF的頻率響應(yīng)圖和對應(yīng)零極點圖3.1和3.2。對應(yīng)的零點值為z1,2 =0.9993 ±0.02133i；z3,4=0.997±0.008377i對應(yīng)的極點為p1,2 =0.8509 ±0.2509i；z3,4=0.7462±0.08806i

治齪蛻杓?4 階全差分 sigma-delta 調(diào)制器分析與設(shè)計26圖3.2 噪聲傳遞函數(shù)零極點圖3.3 調(diào)制器傳遞函數(shù)到結(jié)構(gòu)拓?fù)湎禂?shù)的映射和優(yōu)化CIFB 的結(jié)構(gòu)的調(diào)制器的模型如圖 3.3 所示，其中 c 代表積分器的增益系數(shù)，用來調(diào)節(jié)積分器的輸出擺幅；a 代表反饋增益系數(shù)，和傳遞函數(shù)的極點相關(guān)，調(diào)節(jié) a 的大小可以調(diào)節(jié)噪聲傳遞函數(shù)的極點，b 為輸入前饋系數(shù)，和信號傳遞函數(shù)有關(guān)，對于CIFB 結(jié)構(gòu)可以將 b（i≠1）都取為 0，這樣可以得到帶寬內(nèi)最大平坦的 stf，級間增益系數(shù) g 則用來調(diào)整 NTF 的零點。這里介紹兩種方法實現(xiàn)映射和優(yōu)化。方法一：通過計算可以得到圖 3.2 對應(yīng)的 NTF 如下： ( ) ( ) ( ) (3.6)上節(jié)中得到的 ( )( )兩者進(jìn)行對比就可以列出方程組。解上述得到的方程組就可以得到最后的系數(shù)。采用這種方法需要大量的計算
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN761

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 李迪;楊銀堂;朱樟明;石立春;吳笑峰;王江安;;Improved low-distortion sigma-delta ADC with DWA for WLAN standards[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2010年02期

2 石春琦,吳金,常昌遠(yuǎn),魏同立;LVS版圖驗證方法的研究[J];電子器件;2002年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 曹桂平;高精度Sigma-Delta調(diào)制器研究及ASIC實現(xiàn)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

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本文編號：2580025