基于环形振荡器的连续时间Sigma-Delta模数转换器的建模与设计

发布时间：2019-04-21 12:47

【摘要】：CMOS特征尺寸的缩小和电源电压的下降,让使用电压域量化的模数转换器(ADC)在精度上不再占有优势,而时域量化的ADC却在享受工艺升级下的高分辨。结合当前智能便携式电子产品对ADC低功耗的要求,本文将在时域量化的基于环形压控振荡器的量化器(RVCO Quantizer),结合到功耗较低的连续时间(Continuous Time,CT)Sigma-Delta(ΣΔ)的结构中,提出了一种基于双环形压控振荡器的量化器(Double RVCO Quantizer,DRQ)的CTΣΔADC架构,并利用该架构在GSMC0.18工艺下,设计了一款10MHz带宽、10bit精度的适用于WLAN协议的连续时间Sigma-Delta模数转换器。本论文的具体研究内容如下:研究了ΣΔ调制器的工作原理以及CT结构相对于离散时间(Discrete Time,DT)结构各个方面的优缺点,同时研究了环形振荡器的性质和其在连续时间ΣΔADC上的应用,对各种基于RVCO Quantizers的ADC进行了总结和分析,提出了能有效消除输出信号偶次谐波的、提高系统SNDR的基于DRQ的CTΣΔ模数转换器架构。利用CPPSIM行为级仿真软件对所提出的系统架构进行了系统建模和行为级仿真,主要研究了RVCO Quantizer、非归零电流舵数模转换器(NRZ DAC)、三阶滤波器的CPPSIM建模和仿真,并对系统的非理性因素如:运放的有限增益带宽积、电阻噪声、NRZ DAC噪声、时钟的抖动等进行了分析和建模。通过系统的行为级仿真确定了电路的设计指标范围,行为级仿真系统的SNR为67.9dB,SNDR为65.4dB,SFDR为72.5dB。在确定了电路的设计指标范围后,在GSMC0.18工艺下对系统的RVCO Quantizer、NRZ DAC和三阶滤波器等进行了晶体管级电路设计,各模块性能指标均在设计指标范围内。还给出了滤波器优化后的系数,并着重分析了滤波器前端的噪声以及滤波器的RC系数的调谐。在完成了系统的整体电路设计后,系统的晶体管级仿真结果为SNR为61.5dB,SNDR为55.0dB,SFDR为56.5dB,达到了设计的要求。输出信号的频谱图充分说明本文说提出的架构能够有效抑制系统偶次谐波,提高系统的SNDR。文章的最后对论文所做的工作进行了总结,同时对工作的创新点和局限性进行了分析,并提出了基于RVCO Quantizer的ADC未来的几个研究方向。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN752

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 马景兰,王淑芳;提高模数转换器性能的方法[J];电子工程师;2003年04期

2 ;德州仪器推出业界速度最快的18位模数转换器[J];电子工程师;2003年08期

3 Frank Ohnaeuser;模数转换器的输入驱动[J];今日电子;2003年11期

4 JOHN REIDY ,李维;选择用于电机控制应用的模数转换器[J];今日电子;2004年11期

5 王保红;系统噪声对模数转换器电路的影响及对策[J];电脑知识与技术;2005年24期

6 Nicholas C.Gray;交错操作模数转换器,实现更高的采样率[J];世界电子元器件;2005年04期

7 常春波;;流水线模数转换器的接口技术[J];机械管理开发;2006年06期

8 廖小军;杨亚培;戴基智;;光学模数转换器研究进展[J];激光与光电子学进展;2007年02期

9 邢丽娟;杨世忠;;串行模数转换器MAX1072/MAX1075的原理及应用[J];国外电子元器件;2007年05期

10 ;业界资讯[J];国外电子元器件;2008年07期

相关会议论文 前10条

1 刘红忠;吴金;钱黎明;;一种改进的流水线模数转换器的建模方法[A];第十届中国科协年会论文集（四）[C];2008年

2 陈睿;陆妩;任迪远;郑玉展;王义元;费武雄;李茂顺;兰博;崔江维;;10位双极模数转换器的电离辐射效应[A];第十五届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集[C];2010年

3 周涛;许建平;贺明智;;适用于高频开关电源数字控制器的模数转换器[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年

4 张剑平;;一种宽输入量程和长输出位数的A/D电路及其算法[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年

5 张谦述;刘永智;杨亚培;戴基智;唐雄贵;;一种新型集成光学模数转换器设计[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集（二）[C];2007年

6 薛亮;沈延钊;张向民;;一种A/D静态参数和动态参数的测试方法[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

7 陈睿;陆妩;任迪远;郑玉展;王义元;费武雄;李茂顺;兰博;;不同偏置条件的10位CMOS模数转换器的辐射效应[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第7册）[C];2009年

8 马绍宇;韩雁;黄小伟;杨立吾;;一个高性能、低功耗18位音频模数转换器(ADC)[A];第十届中国科协年会论文集（四）[C];2008年

9 王旭利;许献国;詹峻岭;周启明;;模数转换器(ADC)抗辐射性能试验测试技术研究[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年

10 王栋;王怀秀;;24位高性能Σ-△型模数转换器AD7764及在温度采集中的应用[A];第20届测控、计量、仪器仪表学术年会论文集[C];2010年

相关重要报纸文章 前6条

1 某摩步师侦察营仪侦连中士 周飞飞;模数转换器：夜间战场侦察如白昼[N];解放军报;2011年

2 ;24比特立体声模数转换器[N];中国计算机报;2004年

3 湖北 叶启明;多功能、高性能模数转换器ADC10080[N];电子报;2006年

4 ;TI推出12位500 MSPS ADC[N];电子资讯时报;2006年

5 程旭;德州仪器推出零交越轨至轨放大器[N];大众科技报;2006年

6 记者 孙文博/北京;ADI专注ADC市场 未来将打“中国牌”[N];电子资讯时报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 马绍宇;高性能、低功耗∑△模数转换器的研究与实现[D];浙江大学;2008年

2 林俪;折叠内插模数转换器的高速、低功耗低电压设计方法研究[D];复旦大学;2010年

3 秦亚杰;高能效流水线模数转换器的研究与设计[D];复旦大学;2012年

4 李晓娟;折叠内插模数转换器的高精度设计研究与实现[D];西安电子科技大学;2012年

5 黄冠中;先进数字工艺下模数转换器低功耗设计技术[D];北京工业大学;2013年

6 王振宇;宽带高线性度流水线型模数转换器的高能效设计方法研究[D];复旦大学;2013年

7 范超杰;高性能流水线型模数转换器设计方法研究[D];上海交通大学;2014年

8 殷秀梅;流水线模数转换器双模式数字后台校正技术[D];清华大学;2010年

9 张剑云;应用于数字视频接收器的低功耗高速流水线模数转换器的研究[D];复旦大学;2006年

10 范明俊;基于先进工艺的低电压低功耗流水线模数转换器研究与设计[D];复旦大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 彭新芒;一种8通道串行12位模数转换器设计[D];西安电子科技大学;2007年

2 董刚;十六位闪烁流水线型模数转换器的设计及实现[D];天津大学;2006年

3 过瑶;低电压低功耗10比特40兆赫兹流水线模数转换器的设计[D];复旦大学;2009年

4 邹望辉;高精度流水线结构模数转换器的设计[D];华中科技大学;2004年

5 代军;一款16位∑△音频模数转换器芯片的设计[D];电子科技大学;2007年

6 陈奇辉;适用于多模无线通信系统中的可配置流水线模数转换器的研究与设计[D];复旦大学;2011年

7 冯霞;3.3伏、80兆采样频率、10比特流水线结构模数转换器的设计[D];复旦大学;2010年

8 夏杰峰;高速低功耗模数转换器研究与设计[D];复旦大学;2012年

9 曾真;超高频射频识别读写器中模数转换器的研究与设计[D];复旦大学;2012年

10 束晨;一个10位70兆赫兹流水线模数转换器的设计与研究[D];复旦大学;2012年

，

本文编号：2462214