近年來(lái),隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備、精確信號(hào)測(cè)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(kāi)始被廣泛應(yīng)用于各種便攜式檢測(cè)設(shè)備中,電子設(shè)備對(duì)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(kāi)始成為制約傳感器性能的瓶頸,傳統(tǒng)類(lèi)型的ADC無(wú)法兼顧精度與功耗而不再適用,對(duì)于符合要求的新型ADC的研究變得越來(lái)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(kuò)展了該領(lǐng)域可利用的ADC類(lèi)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(lèi)型的差別及各自?xún)?yōu)缺點(diǎn);其次,在MATLAB環(huán)境中利用simulink仿真軟件對(duì)Zoom型ADC進(jìn)行了系統(tǒng)建模與仿真,確定系統(tǒng)方案并驗(yàn)證其可行性;再次,對(duì)實(shí)際電路中可能出現(xiàn)的噪聲等各種非理想因素進(jìn)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(guò)非理想模型仿真確定各單元模塊的電路設(shè)計(jì)指標(biāo);最后,根據(jù)系統(tǒng)級(jí)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(lái)源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：103 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

文獻(xiàn)[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(xiàn)[10]中Zoom型ADC測(cè)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(xiàng)目基礎(chǔ)上對(duì)Zoom型ADC做出了進(jìn)一步改進(jìn)，提出了動(dòng)態(tài)Zoom型ADC。將SARADC與Sigma-Delta調(diào)制器的工作方式由串行分時(shí)工作改進(jìn)為并行同時(shí)工作，這一改進(jìn)很大程度地?cái)U(kuò)展了Zoom型ADC能夠處理的最大信號(hào)帶寬，使其能夠應(yīng)用在音頻傳感器領(lǐng)域[11]。該設(shè)計(jì)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(jì)實(shí)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(duì)20K信號(hào)帶寬的交流輸入信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)106dB的信噪比，109dB的動(dòng)態(tài)范圍，整體功耗僅為1.12mW，其測(cè)量輸出頻譜圖如圖1-4所示。圖1-3文獻(xiàn)[11]中動(dòng)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(xiàn)[10]中Zoom型ADC測(cè)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(xiàng)目基礎(chǔ)上對(duì)Zoom型ADC做出了進(jìn)一步改進(jìn)，提出了動(dòng)態(tài)Zoom型ADC。將SARADC與Sigma-Delta調(diào)制器的工作方式由串行分時(shí)工作改進(jìn)為并行同時(shí)工作，這一改進(jìn)很大程度地?cái)U(kuò)展了Zoom型ADC能夠處理的最大信號(hào)帶寬，使其能夠應(yīng)用在音頻傳感器領(lǐng)域[11]。該設(shè)計(jì)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(jì)實(shí)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(duì)20K信號(hào)帶寬的交流輸入信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)106dB的信噪比，109dB的動(dòng)態(tài)范圍，整體功耗僅為1.12mW，其測(cè)量輸出頻譜圖如圖1-4所示。圖1-3文獻(xiàn)[11]中動(dòng)態(tài)Zoom型ADC的電路結(jié)構(gòu)圖Fig.1-3CircuitstructureofZoomADCinReference[11]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]微機(jī)電系統(tǒng)的研究與展望[J]. 陳勇華.  電子機(jī)械工程. 2011(03)
[3]MEMS音叉式振動(dòng)陀螺儀的動(dòng)態(tài)特性研究[J]. 郭秋芬,孫楓,苗成義,李俊山.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2006(S2)

博士論文
[1]基于逐次逼近結(jié)構(gòu)的高速低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器研究[D]. 李冬.東南大學(xué) 2017
[2]髙速低功耗逐次逼近式ADC研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 盧宇瀟.上海交通大學(xué) 2014
[3]高精度Sigma-Delta調(diào)制器研究及ASIC實(shí)現(xiàn)[D]. 曹桂平.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]微慣性測(cè)量單元中Zoom型模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片設(shè)計(jì)[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(jī)械陀螺檢測(cè)模態(tài)電路設(shè)計(jì)[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(jì)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A(yíng)SIC芯片設(shè)計(jì)[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(jì)[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(jì)[D]. 劉達(dá).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(jì)[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(jì)[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(jì)及校準(zhǔn)技術(shù)[D]. 宋孝立.西安電子科技大學(xué) 2014
[10]10位CMOS流水線(xiàn)型ADC中的低功耗設(shè)計(jì)[D]. 霍增.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3609037