本文關(guān)鍵詞：基于壓控振蕩器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵電路的設(shè)計與研究

  更多相關(guān)文章： sigma-delta調(diào)制器 壓控振蕩器 時域量化

【摘要】：先進(jìn)的CMOS工藝提供了更快的開關(guān)速度和更高的晶體管集成密度,這為我們對于模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換方式提供了新的思路,即是時域處理的方法。我們先將傳統(tǒng)電壓域模擬信號轉(zhuǎn)換成時間域信號,然后再將時間域信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字域信號,即可完成模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換,即可實現(xiàn)電壓信號的量化。壓控振蕩器(VCO)能夠?qū)崿F(xiàn)信號從電壓域到時間域轉(zhuǎn)換的功能。基于時間域的量化方式的分辨率隨著晶體管特征頻率的提高而提高。因此,由此構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠受益于工藝的升級而獲得性能的提高。本文基于180 nm CMOS工藝,對基于VCO的sigma-delta型ADC的關(guān)鍵電路模塊進(jìn)行設(shè)計與研究。本文將壓控振蕩器VCO用于量化器當(dāng)中;同時,采用差分雙環(huán)路結(jié)構(gòu)來降低系統(tǒng)諧波失真。最后,設(shè)計出一款400 MHz采樣頻率,10 MHz帶寬,11位有效位數(shù)的sigma-delta調(diào)制器。通過行為級仿真,建立基于壓控振蕩器的量化器數(shù)學(xué)模型。在理論分析的基礎(chǔ)上,利用壓控振蕩器進(jìn)行相位量化。環(huán)形結(jié)構(gòu)的壓控振蕩器的多級輸出更可用于多相位量化,從而實現(xiàn)多位量化器的功能。行為級仿真驗證了基于壓控振蕩器的量化器自身擁有一階噪聲整形的特點,可適用于高速、高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用場合。同時,為了克服量化器自身的非線性,本文設(shè)計并不采用電壓直接控制振蕩器的做法,而是利用電流進(jìn)行控制。先將信號通過高線性度的電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成電流信號,再用該信號對振蕩器頻率進(jìn)行控制。仿真證明,該結(jié)構(gòu)能將量化器高次諧波降低,尤其是三次諧波系數(shù)能夠下降一個數(shù)量級,而量化器以及系統(tǒng)的偶次諧波能夠通過雙差分量化器結(jié)構(gòu)得以消除。本文對于連續(xù)時間型環(huán)路濾波器的設(shè)計利用脈沖響應(yīng)不變法,將離散型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成等價的連續(xù)型結(jié)構(gòu)。利用Cppsim仿真軟件以及Matlab數(shù)值計算方法,加入噪聲,系數(shù)失配等非理想因素,驗證了連續(xù)型結(jié)構(gòu)的濾波器能夠穩(wěn)定正常工作。然后通過信號流方式,獲得具體電路結(jié)構(gòu)以及相關(guān)系數(shù)。同時,采用非歸零電流舵作為反饋的數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)的結(jié)構(gòu)形式�；趬嚎卣袷幤鞯牧炕�,連續(xù)時間型環(huán)路濾波器以及反饋DAC共同構(gòu)建了連續(xù)時間型雙環(huán)路差分sigma-delta調(diào)制器。利用Hspice在180 nm工藝下的晶體管級仿真得到SNR為70 dB,SNDR為68.8 d B,ENOB為11位的性能。
【關(guān)鍵詞】：sigma-delta調(diào)制器 壓控振蕩器 時域量化
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN792
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 研究工作的背景與意義10-11
• 1.2 基于壓控振蕩器的ADC的研究現(xiàn)狀與成果11-13
• 1.3 本論文的結(jié)構(gòu)安排13-14
• 第二章 連續(xù)時間型sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器概述14-26
• 2.1 sigma-delta調(diào)制器的工作原理14-21
• 2.1.1 過采樣技術(shù)15-17
• 2.1.2 噪聲整形技術(shù)17-21
• 2.2 CT型與DT型sigma-delta調(diào)制器的對比21-25
• 2.2.1 CT型與DT型結(jié)構(gòu)的模塊比較22-23
• 2.2.2 sigma-delta調(diào)制器DT型到CT型的轉(zhuǎn)換23-25
• 2.3 本章小節(jié)25-26
• 第三章 基于壓控振蕩器的量化器的建模與分析26-36
• 3.1 環(huán)形壓控振蕩器的基本工作原理26-27
• 3.2 環(huán)形壓控振蕩器的性質(zhì)27-33
• 3.3 基于壓控振蕩器的量化器與基于比較器的量化器的比較33-35
• 3.4 本章小節(jié)35-36
• 第四章 sigma-delta調(diào)制器系統(tǒng)建模及濾波器綜合36-51
• 4.1 sigma-delta系統(tǒng)整體框架的設(shè)計36-42
• 4.2 系統(tǒng)行為級仿真與非理想特性分析42-45
• 4.3 環(huán)路濾波器傳輸函數(shù)的綜合45-50
• 4.4 本章小節(jié)50-51
• 第五章 系統(tǒng)關(guān)鍵模塊的電路設(shè)計51-71
• 5.1 連續(xù)時間環(huán)路濾波器的電路設(shè)計51-53
• 5.2 基于壓控振蕩器的量化器的電路設(shè)計53-63
• 5.3 主環(huán)路與次環(huán)路反饋DAC的電路設(shè)計63-69
• 5.4 整體sigma-delta調(diào)制器系統(tǒng)仿真69-70
• 5.5 本章小節(jié)70-71
• 第六章 全文總結(jié)與展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果77-78

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王雅靜;新穎的壓控振蕩器[J];今日電子;2003年11期

2 汪鑄;帥克;吳軍;;基于單片機(jī)控制的微波壓控振蕩器設(shè)計[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2005年24期

3 應(yīng)一幟;范忠;;高速鎖相環(huán)的核心部件壓控振蕩器的設(shè)計[J];重慶郵電學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年04期

4 李維山;謝嘉;;雙調(diào)諧壓控振蕩器[J];硅谷;2010年23期

5 麥穗華;;壓控振蕩器[J];通訊裝備;1978年02期

6 梁毅強(qiáng);;集成壓控振蕩器及其應(yīng)用[J];集成電路應(yīng)用;1988年03期

7 葉世祿;模擬相乘器在正交壓控振蕩器中應(yīng)用[J];福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1990年02期

8 馬耀廷;一種實用的壓控振蕩器[J];電子與自動化;1995年01期

9 申永進(jìn),要志宏;小型化恒溫壓控振蕩器設(shè)計[J];半導(dǎo)體情報;2000年03期

10 李曉林;壓控振蕩器可靠性論述[J];數(shù)字通信;2000年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李勇;方漢平;;一種研究介質(zhì)諧振壓控振蕩器的新方法[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2009年

2 徐軍;薛良金;;毫米波鰭線壓控振蕩器[A];1993年全國微波會議論文集（下冊）[C];1993年

3 仲智剛;馮根寶;唐寧;;一種高精度的壓控振蕩器設(shè)計[A];中國通信集成電路技術(shù)與應(yīng)用研討會論文集[C];2004年

4 趙巖;;微帶壓控振蕩器的一種新的設(shè)計方法[A];1995年全國微波會議論文集（下冊）[C];1995年

5 孟令琴;;一種高穩(wěn)定、低相噪壓控振蕩器的研制[A];1995年全國微波會議論文集（上冊）[C];1995年

6 張睿奇;于洪喜;;混合結(jié)構(gòu)耿氏管壓控振蕩器[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第二冊）[C];2006年

7 葉親翔;李劍平;;介質(zhì)同軸諧振腔壓控振蕩器[A];1997年全國微波會議論文集（上冊）[C];1997年

8 徐建華;謝俊;徐銳敏;;W頻段混合集成體效應(yīng)管壓控振蕩器[A];2005年海峽兩岸三地?zé)o線科技學(xué)術(shù)會論文集[C];2005年

9 汪審權(quán);周海亮;趙天磊;竇強(qiáng);馬卓;;用于環(huán)形壓控振蕩器的前置有源降噪濾波電路[A];第十六屆計算機(jī)工程與工藝年會暨第二屆微處理器技術(shù)論壇論文集[C];2012年

10 徐建華;徐銳敏;謝俊;;W頻段平面混合集成壓控振蕩器[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第二冊）[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 成都 溫成宜 編譯;寬頻帶壓控振蕩器[N];電子報;2012年

2 北京 李國華 編譯;增強(qiáng)型三相輸出的壓控振蕩器[N];電子報;2013年

3 重慶 尹申燕;簡易數(shù)字式壓控振蕩器[N];電子報;2002年

4 安徽 劉生 編譯;擴(kuò)充RC壓控振蕩器的頻率范圍[N];電子報;2014年

5 廣西 潘云忠 潘宜漾;可實現(xiàn)4W的PLL鎖相環(huán)調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)制作[N];電子報;2010年

6 ;ADI：ADF4350[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2008年

7 廣西 黃獻(xiàn)忠;實驗鎖相環(huán)FM立體聲發(fā)射機(jī)[N];電子報;2004年

8 遼寧 楊成偉;再談AFT和AFC不容混淆[N];電子報;2000年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 唐長文;電感電容壓控振蕩器[D];復(fù)旦大學(xué);2004年

2 周海峰;極低電壓應(yīng)用的低功耗低相噪壓控振蕩器的研究與實現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2009年

3 李麗;RF MEMS可變電容及壓控振蕩器的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2006年

4 徐衛(wèi)林;無線射頻通信片上系統(tǒng)的壓控振蕩器與電源管理的研究[D];武漢大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王南南;應(yīng)用于臨近空間飛行器的Ka波段PLL的設(shè)計[D];北京交通大學(xué);2016年

2 朱從眾;用于探地雷達(dá)的超寬帶發(fā)射源的研究與設(shè)計[D];東南大學(xué);2015年

3 王超然;基于CMOS的線性鎖相環(huán)研究與設(shè)計[D];江蘇大學(xué);2016年

4 栗新偉;用于銫原子頻標(biāo)的低相噪壓控振蕩器的研制[D];蘇州大學(xué);2016年

5 陳悅鵬;多模多標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)中寬帶壓控振蕩器的設(shè)計[D];東南大學(xué);2016年

6 汪明;硅基毫米波頻率綜合器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2016年

7 劉亞能;基于0.18μm CMOS工藝的正交壓控振蕩器研究[D];湖南師范大學(xué);2016年

8 侍文博;S波段疊層SIW壓控振蕩器設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2016年

9 葛逢春;毫米波InP HBT關(guān)鍵芯片技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2016年

10 鄒昱;基于壓控振蕩器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵電路的設(shè)計與研究[D];電子科技大學(xué);2016年

，

本文編號：884944