發(fā)布時(shí)間：2021-09-06 00:25

　　模擬信息轉(zhuǎn)換器（analog-to-information converter, AIC）以低于Nyquist率的采樣率成為下一代模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的核心技術(shù)。模擬信息轉(zhuǎn)換器采用隨機(jī)解調(diào)模塊處理輸入數(shù)據(jù),系統(tǒng)存在典型的時(shí)變特性,從而導(dǎo)致理論模型與實(shí)際電路模型失配。針對該問題,以開關(guān)電容作為AIC的核心部件,利用線性周期時(shí)變（linear periodically time-variant, LPTV）理論將周期時(shí)變的AIC系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為線性時(shí)不變系統(tǒng),推導(dǎo)其系統(tǒng)傳輸函數(shù),從而建立了AIC理論模型的電路設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)證明,該電路設(shè)計(jì)方法使理論的系統(tǒng)傳輸函數(shù)與實(shí)際電路的系統(tǒng)傳輸函數(shù)很好的匹配,充分驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方案的有效性。重構(gòu)結(jié)果表明該電路可以將采樣速率降低到原有奈奎斯特率的25%,重構(gòu)信號的信噪比最高可達(dá)39.7 dB。 

【文章來源】：電子測量與儀器學(xué)報(bào). 2020,34(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

AIC-RD的系統(tǒng)框圖

本文的隨機(jī)解調(diào)觀測矩陣電路設(shè)計(jì)如圖2所示,電路結(jié)構(gòu)主要分為4個(gè)部分,輸入信號vin(t)屬于輸入信號,輸出信號vym(t)是輸出的離散時(shí)間信號。第1部分由開關(guān)SPN1、SPN2與一級采樣電容CH1、CH2組成。開關(guān)SPN1、SPN2由偽隨機(jī)序列PN控制,PN序列為1時(shí),開關(guān)SPN1導(dǎo)通,PN序列為-1時(shí),開關(guān)SPN2導(dǎo)通。第2部分由開關(guān)SR1、SR2、SR3、SR4與二級壓縮電容CR1、CR2與CR3、CR4組成,開關(guān)SR1、SR2、SR3、SR4的控制信號由PN偽隨機(jī)序列與頻率為2RHz的方波邏輯與產(chǎn)生,此部分實(shí)現(xiàn)對輸入信號的壓縮。第3部分主要包括開關(guān)SW1、SW2、SZ1、SZ2與保持電容CO1與CO2,此部分主要負(fù)責(zé)將壓縮后的信號采集輸出以及對壓縮電容電壓清零。第4部分由減法器與開關(guān)S組成,減法器實(shí)現(xiàn)對信號的調(diào)制,開關(guān)S的工作頻率為RHz,實(shí)現(xiàn)對保持電容的清零。1)電路工作狀態(tài)分析

為簡化分析,假設(shè)偽隨機(jī)PN為周期方波,當(dāng)壓縮比為2時(shí),整個(gè)電路的狀態(tài)分為8個(gè)狀態(tài),整體電路的開關(guān)控制波形如圖3所示,各個(gè)開關(guān)工作狀態(tài)下的電路工作流程如圖4所示。(1)狀態(tài)1(t0～t1),開關(guān)SPN2與SR3處于導(dǎo)通狀態(tài),輸入電壓通過開關(guān)導(dǎo)通電阻向采樣電容CH1與壓縮電容CR3充電;開關(guān)SW2導(dǎo)通,將上一周期儲存在壓縮電壓CR2與CR4的值輸出到保持電容CO1與CO2上。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于壓縮感知的模擬信息轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)[J]. 陳科帆,孫彪,馬書根.  傳感器與微系統(tǒng). 2018(11)
[2]壓縮感知在超寬帶雷達(dá)成像中的應(yīng)用[J]. 黃瓊,屈樂樂,吳秉橫,方廣有.  電波科學(xué)學(xué)報(bào). 2010(01)

碩士論文
[1]一種基于壓縮感知的降采樣模擬信息轉(zhuǎn)換器研究與設(shè)計(jì)[D]. 吳凡.華中科技大學(xué) 2015
[2]基于隨機(jī)解調(diào)的壓縮采樣與波形重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)[D]. 吳浩.電子科技大學(xué) 2013



本文編號：3386361