航天科技的快速發(fā)展對(duì)電子器件的可靠性提出了新的要求�？臻g輻射損傷是電子器件失效的主要因素之一。本論文主要針對(duì)應(yīng)用于空間的高性能Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter,ADC）設(shè)計(jì)展開,并探討了抗輻射加固等問題。主要分為以下3個(gè)部分:1、16位抗輻射Sigma-Delta調(diào)制器。為得到更精確的模型,利用MATLAB對(duì)非理想系統(tǒng)進(jìn)行建模分析。采用的單環(huán)前饋四階結(jié)構(gòu)的有效位數(shù)達(dá)到16.89 位。采用了 0.18μm 絕緣體上硅（Silicon-On-Insulator,SOI）工藝實(shí)現(xiàn)了 Sigma-Delta調(diào)制器電路與版圖。核心模塊包括:運(yùn)算放大器、開關(guān)電容積分器、加法器、量化器、時(shí)鐘生成電路與時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)等。版圖面積為550μm×845μm。電路經(jīng)后仿真,在2kHz帶寬處噪底為-116dB,ENOB達(dá)到16.31位,動(dòng)態(tài)范圍大于100dB,滿足設(shè)計(jì)規(guī)范。2、兩種抗輻射帶隙基準(zhǔn)加固電路。第一種是通過三極管發(fā)射極電壓與輸出電壓的比例運(yùn)算來消除三極管基極泄漏電流導(dǎo)致的誤差。第二種是利用NPN三極管電路吸收PNP三極管輻射后產(chǎn)生的基極泄漏電流,穩(wěn)定... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：121 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 論文的研究背景
        1.1.1 技術(shù)背景
        1.1.2 項(xiàng)目背景
    1.2 Sigma-Delta轉(zhuǎn)換器發(fā)展
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題主要工作
    1.5 本文的內(nèi)容安排
2 Sigma-Delta技術(shù)簡(jiǎn)介
    2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理
        2.1.1 采樣定理
        2.1.2 量化誤差
    2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的指標(biāo)
        2.2.1 采樣率
        2.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)
        2.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器靜態(tài)特性指標(biāo)
    2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的經(jīng)典結(jié)構(gòu)
        2.3.1 全并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.3.2 折疊式模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.3.3 流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.3.4 逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.3.5 Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器
    2.4 Sigma-Delta調(diào)制器基本技術(shù)
        2.4.1 過采樣技術(shù)
        2.4.2 噪聲整形技術(shù)
    2.5 Sigma-Delta調(diào)制器結(jié)構(gòu)研究
        2.5.1 單環(huán)高階Sigma-Delta調(diào)制器結(jié)構(gòu)
        2.5.2 多級(jí)結(jié)構(gòu)高階Sigma-Delta調(diào)制器
        2.5.3 連續(xù)時(shí)間Sigma-Delta調(diào)制器
        2.5.4 帶通Sigma-Delta調(diào)制器
3 傳統(tǒng)CMOS器件輻射效應(yīng)與SOI技術(shù)
    3.1 輻射環(huán)境
    3.2 傳統(tǒng)CMOS器件輻射效應(yīng)
        3.2.1 總劑量效應(yīng)
        3.2.2 單粒子效應(yīng)
    3.3 抗輻射加固技術(shù)
        3.3.1 體硅CMOS抗輻射加固技術(shù)
        3.3.2 SOI CMOS抗輻射加固技術(shù)
        3.3.3 改進(jìn)的SOI CMOS結(jié)構(gòu)
4 Sigma-Delta非理想模型與系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)
    4.1 Sigma-Delta系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.1.1 Sigma-Delta調(diào)制器設(shè)計(jì)指標(biāo)
        4.1.2 Sigma-Delta調(diào)制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        4.1.3 Sigma-Delta調(diào)制器系數(shù)確定
    4.2 Sigma-Delta非理想模型設(shè)計(jì)
        4.2.1 采樣時(shí)鐘與采樣開關(guān)的非理想性
        4.2.2 運(yùn)放的非理想性
    4.3 Sigma-Delta非理想模型仿真結(jié)果
5 Sigma-Delta ADC調(diào)制器與抗總劑量帶隙基準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)
    5.1 Sigma-Delta ADC調(diào)制器電路結(jié)構(gòu)
    5.2 Sigma-Delta ADC調(diào)制器電路模塊設(shè)計(jì)
        5.2.1 運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)
        5.2.2 積分器設(shè)計(jì)
        5.2.3 量化器設(shè)計(jì)
        5.2.4 無源加法器設(shè)計(jì)
        5.2.5 兩相非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)
    5.3 抗總劑量輻射帶隙基準(zhǔn)電路加固設(shè)計(jì)
        5.3.1 帶隙基準(zhǔn)總劑量輻射機(jī)理
        5.3.2 第一種帶隙基準(zhǔn)輻射加固電路
        5.3.3 第二種帶隙基準(zhǔn)輻射加固電路
        5.3.4 帶隙基準(zhǔn)輻射加固電路仿真
    5.4 Sigma-Delta ADC調(diào)制器電路整體結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果
6 Sigma-Delta ADC數(shù)字降采樣濾波器設(shè)計(jì)
    6.1 Sigma-Delta ADC數(shù)字降采樣濾波器結(jié)構(gòu)
    6.2 Sigma-Delta ADC數(shù)字降采樣濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        6.2.1 CIC濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        6.2.2 CIC補(bǔ)償濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        6.2.3 兩級(jí)半帶濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    6.3 Sigma-Delta ADC數(shù)字降采樣濾波器代碼設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果
        6.3.1 FIR濾波器結(jié)構(gòu)算法改進(jìn)
        6.3.2 各級(jí)濾波器代碼仿真結(jié)果
        6.3.3 濾波器代碼整體仿真結(jié)果
7 Sigma-Delta ADC調(diào)制器版圖設(shè)計(jì)與后仿真
    7.1 Sigma-Delta ADC調(diào)制器版圖設(shè)計(jì)
    7.2 Sigma-Delta ADC調(diào)制器版圖后仿真
8 結(jié)論
    8.1 論文工作總結(jié)
    8.2 進(jìn)一步展望
參考文獻(xiàn)
附錄A
附錄B
作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3193301