發(fā)布時(shí)間：2021-01-01 23:36

　　空氣質(zhì)量是衡量城市環(huán)境質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo),氣體檢測在工業(yè)及日常領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用,其中基于可調(diào)諧激光光譜技術(shù)（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）的激光氣體傳感器由于其靈敏度較高,并且可對多種氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測而越來越受到研究人員的重視。本文在對TDLAS激光傳感器的原理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)完成了一款應(yīng)用于激光氣體傳感器的動態(tài)范圍可調(diào)的量化電路。該量化電路采用基于逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Successive Approximation Register Analog to Digital Converter,SAR ADC）的快閃-逐次逼近型兩步式混合結(jié)構(gòu),根據(jù)傳感器輸入信號進(jìn)行工作狀態(tài)的切換,以減小由于不同種類氣體其信號有效區(qū)間不同而導(dǎo)致量化電路精度冗余現(xiàn)象。其中SARADC通過采取Vem-Based開關(guān)控制時(shí)序和分段式電容結(jié)構(gòu)可以將整個(gè)量化電路的功耗降低并且減小芯片面積。同時(shí)比較器采用了四級預(yù)放大加Latch動態(tài)鎖存比較器的結(jié)構(gòu)以滿足系統(tǒng)精度和速度的要求。快閃型ADC采用溫度計(jì)碼-格雷碼-二進(jìn)制碼的編碼方式以消除... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
    1.3 論文的內(nèi)容和主要結(jié)構(gòu)
2 激光氣體傳感器量化電路概述
    2.1 激光氣體傳感器的工作原理
    2.2 量化電路的主要類型與性能指標(biāo)
        2.2.1 快閃型模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.2.2 流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.2.3 逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.2.4 ∑-?型模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.2.5 混合型模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.2.6 靜態(tài)特性參數(shù)
        2.2.7 動態(tài)特性參數(shù)
    2.3 本章小結(jié)
3 激光氣體傳感器量化電路的分析與設(shè)計(jì)
    3.1 量化電路的工作原理與設(shè)計(jì)目標(biāo)
    3.2 量化電路的電路實(shí)現(xiàn)
        3.2.1 逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        3.2.2 開關(guān)電路
        3.2.3 其他電路
    3.3 量化電路仿真結(jié)果及分析
    3.4 本章小結(jié)
4 版圖設(shè)計(jì)與后仿真測試
    4.1 整體版圖設(shè)計(jì)
        4.1.1 比較器及偏置電路版圖設(shè)計(jì)
        4.1.2 采樣電容陣列版圖設(shè)計(jì)
        4.1.3 其他電路版圖設(shè)計(jì)
    4.2 后仿真結(jié)果驗(yàn)證
    4.3 芯片測試
        4.3.1 比較器電路測試
        4.3.2 FLASHADC電路測試
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 研究工作總結(jié)
    5.2 未來工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]10bit 100MS/s混合型模數(shù)轉(zhuǎn)換器[J]. 張章,余文成,解光軍.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[2]基于TDLAS的痕量CO濃度檢測系統(tǒng)及溫壓補(bǔ)償[J]. 杜京義,殷聰,王偉峰,蔡馳,王立春.  光學(xué)技術(shù). 2018(01)
[3]基于TDLAS的激光甲烷檢測系統(tǒng)的研究[J]. 段尚汝,談曾巧,王琦,高敏杰,卜雄洙.  電子測量技術(shù). 2018(01)
[4]基于45 nm SOI CMOS工藝的10 bit、125 MS/s過零檢測Pipeline-SAR ADC設(shè)計(jì)[J]. 張凱娜,嚴(yán)鵬程,宋焱,謝毅,郭卓奇,耿莉.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2017(11)
[5]基于TDLAS技術(shù)的N2O氣體檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 孫鳳龍,李淼,高會議,胡澤林.  儀表技術(shù). 2017(07)
[6]應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的Pipelined SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)[J]. 李臻,李冬梅.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2016(11)
[7]基于TDLAS技術(shù)的全量程激光甲烷傳感器[J]. 龐濤,王煜,夏滑,張志榮,湯玉泉,董鳳忠.  光子學(xué)報(bào). 2016(09)
[8]用于激光TDLAS檢測系統(tǒng)的模塊化驅(qū)動單元電路設(shè)計(jì)[J]. 房思超,劉昱峰,王彪.  激光雜志. 2016(05)
[9]一種采用時(shí)間交織結(jié)構(gòu)的低功耗Pipelined SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)[J]. 周浩,沈驍櫻,陳遲曉,葉凡,任俊彥.  復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(02)
[10]基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜的CO檢測儀設(shè)計(jì)[J]. 張淋江,崔先雨.  激光雜志. 2014(11)

博士論文
[1]基于TDLAS的痕量乙烯氣體檢測技術(shù)研究[D]. 潘衛(wèi)東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]TDLAS氣體檢測系統(tǒng)及其集成化研究[D]. 董禮.電子科技大學(xué) 2017
[2]基于TDLAS氣體檢測系統(tǒng)中非標(biāo)定波長調(diào)制技術(shù)的研究[D]. 徐敏.電子科技大學(xué) 2016
[3]基于兩步式結(jié)構(gòu)的12bit高速低功耗逐次逼近型ADC研究[D]. 蔣佳君.電子科技大學(xué) 2016
[4]基于過零檢測器的逐次逼近—流水線混合型ADC研究[D]. 李金博.西安電子科技大學(xué) 2016



本文編號：2952205