近年來,隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備、精確信號測量等方面的飛速發(fā)展,高精度的MEMS（Micro Electro-Mechanical Systems）數(shù)字陀螺儀開始被廣泛應(yīng)用于各種便攜式檢測設(shè)備中,電子設(shè)備對于MEMS數(shù)字陀螺及其接口電路的性能要求也隨之提高。接口電路內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）開始成為制約傳感器性能的瓶頸,傳統(tǒng)類型的ADC無法兼顧精度與功耗而不再適用,對于符合要求的新型ADC的研究變得越來越重要。本文將新型的Zoom型ADC結(jié)構(gòu)應(yīng)用到MEMS陀螺儀領(lǐng)域中,擴展了該領(lǐng)域可利用的ADC類型。首先,著重研究Zoom型ADC及其內(nèi)部逐次逼近（SAR）型ADC與Sigma-Delta調(diào)制器的工作原理,分析Zoom型ADC與其他類型的差別及各自優(yōu)缺點;其次,在MATLAB環(huán)境中利用simulink仿真軟件對Zoom型ADC進行了系統(tǒng)建模與仿真,確定系統(tǒng)方案并驗證其可行性;再次,對實際電路中可能出現(xiàn)的噪聲等各種非理想因素進行了定性研究與定量分析,確定影響整體性能的主要因素,通過非理想模型仿真確定各單元模塊的電路設(shè)計指標;最后,根據(jù)系統(tǒng)級仿真得到的電路參數(shù),確定符合要求的具體電路結(jié)構(gòu),基于0.... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

文獻[10]中Zoom型ADC的電路結(jié)構(gòu)圖

哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文3圖1-2文獻[10]中Zoom型ADC測量輸出頻譜圖Fig.1-2MeasurementoutputspectralplotofZoomADCinReference[10]2017年，荷蘭代爾夫特科技大學(xué)的Fabio課題組，在延世大學(xué)的項目基礎(chǔ)上對Zoom型ADC做出了進一步改進，提出了動態(tài)Zoom型ADC。將SARADC與Sigma-Delta調(diào)制器的工作方式由串行分時工作改進為并行同時工作，這一改進很大程度地擴展了Zoom型ADC能夠處理的最大信號帶寬，使其能夠應(yīng)用在音頻傳感器領(lǐng)域[11]。該設(shè)計內(nèi)部采用5位同步SARADC搭配三階Sigma-Delta調(diào)制器方案，采用0.18um工藝設(shè)計實現(xiàn)，整體電路結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。在1.8V電源電壓下，對20K信號帶寬的交流輸入信號能夠?qū)崿F(xiàn)106dB的信噪比，109dB的動態(tài)范圍，整體功耗僅為1.12mW，其測量輸出頻譜圖如圖1-4所示。圖1-3文獻[11]中動態(tài)Zoom型ADC的電路結(jié)構(gòu)圖Fig.1-3CircuitstructureofZoomADCinReference[11]

哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文3圖1-2文獻[10]中Zoom型ADC測量輸出頻譜圖Fig.1-2MeasurementoutputspectralplotofZoomADCinReference[10]2017年，荷蘭代爾夫特科技大學(xué)的Fabio課題組，在延世大學(xué)的項目基礎(chǔ)上對Zoom型ADC做出了進一步改進，提出了動態(tài)Zoom型ADC。將SARADC與Sigma-Delta調(diào)制器的工作方式由串行分時工作改進為并行同時工作，這一改進很大程度地擴展了Zoom型ADC能夠處理的最大信號帶寬，使其能夠應(yīng)用在音頻傳感器領(lǐng)域[11]。該設(shè)計內(nèi)部采用5位同步SARADC搭配三階Sigma-Delta調(diào)制器方案，采用0.18um工藝設(shè)計實現(xiàn)，整體電路結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。在1.8V電源電壓下，對20K信號帶寬的交流輸入信號能夠?qū)崿F(xiàn)106dB的信噪比，109dB的動態(tài)范圍，整體功耗僅為1.12mW，其測量輸出頻譜圖如圖1-4所示。圖1-3文獻[11]中動態(tài)Zoom型ADC的電路結(jié)構(gòu)圖Fig.1-3CircuitstructureofZoomADCinReference[11]

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]微慣性測量單元中Zoom型模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片設(shè)計[D]. 白瑋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于帶通調(diào)制器的微機械陀螺檢測模態(tài)電路設(shè)計[D]. 王野.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于多位量化Sigma-Delta調(diào)制器的設(shè)計與性能優(yōu)化[D]. 趙小松.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]隧穿式磁阻傳感器接口ASIC芯片設(shè)計[D]. 張文博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[5]數(shù)字陀螺Sigma-Delta調(diào)制器的設(shè)計[D]. 閆冬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[6]TMR傳感器中高精度多位量化Sigma-Delta調(diào)制器的設(shè)計[D]. 劉達.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[7]縮放式模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Zoom ADC）的研究和設(shè)計[D]. 陳錦鋒.福州大學(xué) 2014
[8]基于BJT的溫度傳感器的研究與設(shè)計[D]. 楊凡.復(fù)旦大學(xué) 2014
[9]16位1MS/s CMOS SAR A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計及校準技術(shù)[D]. 宋孝立.西安電子科技大學(xué) 2014
[10]10位CMOS流水線型ADC中的低功耗設(shè)計[D]. 霍增.長春理工大學(xué) 2008



本文編號：3609037