用于数字电源的延迟型模数转换器设计

发布时间：2017-03-17 11:08

  本文关键词：用于数字电源的延迟型模数转换器设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动终端应用的流行,对于电源管理系统的性能要求越来越高,高性能、低功耗、设计简单的电源管理芯片逐步成为工程师们的研究方向。数字开关电源作为一种新型的结构,具有设计简单、数字化、集成度高、可编程等特点,逐步成为研究热点。数字开关电源中一个关键模块就是ADC,ADC的性能好坏决定了整个系统的性能和稳定性。本论文的主要工作是设计一款用于数字电源的延迟型ADC。论文总结了国内外电源管理芯片的发展现状,分析了各种类型电源管理芯片的优缺点,选定数字开关电源为研究内容。ADC作为数字开关电源的重要组成部分,其性能至关重要。分析比较各类型ADC的性能,选定延迟型ADC为本论文设计方案。在研究基本延迟型ADC的基础上,设计了分段延迟环ADC结构,该结构采用分段模块得到数字输出码的高两位,采用延迟环模块得到数字输出码的低四位,从而实现模数转换的功能。该结构的特点是窗口型ADC,延迟环模块的控制信号是由ADC内部产生的,内部产生的控制信号同样受到温度、工艺、负载等因素的影响,可以适当抵消延迟单元的延迟偏差,分段量化则使量化电压区间变小,提高了延迟单元的线性度。本文基于SMIC 0.18μm RF CMOS工艺设计了具体的电路和版图,并进行了仿真和分析。得到的结果如下：电源电压为3.3V,输入电压范围为3.15V-3.45V,有效位数为4.91位,分辨率为9.98mV/LSB,最大采样频率为25MHz,功耗为1.05mW,信纳比(Signal to Noise and Distortion Ratio, SINAD)为31.3dB,无杂散动态范围(Spurious Free Dynamic range, SFDR)为38.5dBc,信噪比(Signal Noise Ratio, SNR)为32.4dB,基本符合设计指标要求。
【关键词】：数字电源 模数转换器 延迟线 线性分段
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN792
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 论文背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.3 论文主要工作与设计指标15-16
• 1.4 论文组织结构16-17
• 第二章 开关电源和ADC基础理论知识17-31
• 2.1 模拟开关电源原理17-19
• 2.1.1 脉宽调制模式PWM18
• 2.1.2 脉冲频率调制方式PFM18-19
• 2.1.3 跨周期调制模式PSM19
• 2.2 数字开关电源原理19-20
• 2.3 开关电源性能指标分析20-22
• 2.4 ADC基础理论知识22-29
• 2.4.1 ADC基本原理和性能指标22-26
• 2.4.2 ADC的分类26-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 分段延迟环ADC的设计31-55
• 3.1 本文设计分段延迟环结构31-32
• 3.2 延迟链和延迟单元的设计32-39
• 3.2.1 延迟单元简介32-33
• 3.2.2 不同宽长比的延迟单元的延迟时间估算33-37
• 3.2.3 延迟链长度的计算37-39
• 3.3 延迟环特性和设计39-40
• 3.4 分段线性化特性和设计40-44
• 3.4.1 分段比较模块40-41
• 3.4.2 参考电压调整41-42
• 3.4.3 切换延迟线长度设计42-43
• 3.4.4 分段延迟链长度计算43-44
• 3.5 取样模块D触发器设计44-48
• 3.5.1 D触发器结构的分类44-46
• 3.5.2 TSPC结构D触发器电路设计46-48
• 3.6 数字编码电路的设计48-51
• 3.6.1 编码方式的分析和选取48-49
• 3.6.2 温度计码转换为格雷码编码电路设计49-51
• 3.6.4 格雷码转换为二进制码的电路设计51
• 3.7 缓冲器(buffer)的设计51-52
• 3.8 基准电路设计52-53
• 3.9 本章小结53-55
• 第四章 分段延迟环ADC的仿真和版图设计55-63
• 4.1 概述55
• 4.2 版图的设计55-59
• 4.2.1 数模混合版图设计概述55-58
• 4.2.2 分段延迟环ADC版图设计58-59
• 4.3 电路的仿真59-62
• 4.3.1 瞬态仿真59-60
• 4.3.2 指标仿真结果分析60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 总结63
• 5.2 展望63-65
• 致谢65-67
• 参考文献67-71
• 作者简介71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 迎九;;数字电源探秘[J];电子产品世界;2006年19期

2 代君利;;数字电源开辟电源管理新空间[J];中国电子商情(基础电子);2007年08期

3 张华;邵宗良;;基于便携设备数字电源系统的设计[J];计算机工程;2008年03期

4 ;数字电源的优势与不足[J];电源技术应用;2008年06期

5 段峻;谢仁践;;数字电源技术助力实现高效率电源[J];电子设计应用;2009年04期

6 郇惠云;;数字电源概述[J];中国西部科技;2009年16期

7 李诚;;数字电源专利及其应用方案[J];电源技术应用;2009年12期

8 Paul Rako;;不再夸张的数字电源[J];电子设计技术;2010年07期

9 James Xie;Jerry Zhai;Jason Duan;;利用数字电源技术实现省电[J];今日电子;2011年03期

10 Bruce Haug;;数字电源是正确选择吗?[J];电子与电脑;2011年12期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 王少宁;王卫国;黄欹昌;;航天器数字电源应用分析[A];中国空间科学学会第七次学术年会会议手册及文集[C];2009年

2 孙明珠;;数字电源技术推进通信电源设计[A];通信电源新技术论坛——2008通信电源学术研讨会论文集[C];2008年

3 胡日辉;田新华;马艳;;超大数字电源网格IR Drop的层次化分析方法[A];第十六届计算机工程与工艺年会暨第二届微处理器技术论坛论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 记者　 罗翠钦　;数字电源开启电源管理新领地[N];中国电子报;2006年

2 贵州 王兴涛 编译;数字电源的应用与发展[N];电子报;2012年

3 沈建苗编译;数字电源管理进入主流[N];计算机世界;2006年

4 iSuppli分析师 Marijana VUKICEVIC;2007年：开关稳压器受宠 数字电源面临挑战[N];中国电子报;2007年

5 湖南 陈书恒;LTC2974四通道数字电源管理IC 在改善系统性能的同时又可降低能源成本[N];电子报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 赵江;重离子加速器数字电源实时控制方法的研究与实现[D];中国科学院研究生院（近代物理研究所）;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吕贵勇;基于DSP的大功率数字电源的设计与实现[D];湖南大学;2016年

2 谭伟;基于数字信号控制器的数字电源软件设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 邹萌;提高瞬态响应的数字电源控制器设计[D];东南大学;2016年

4 钱文明;数字DC-DC变换器中DPWM的设计[D];东南大学;2016年

5 孟楠;数字DC-DC开关电源中非线性控制器的设计[D];东南大学;2016年

6 徐力;用于数字电源的延迟型模数转换器设计[D];东南大学;2016年

7 陈昕;数字电源快速响应非线性算法和数字PID补偿的研究[D];电子科技大学;2013年

8 毋炳鑫;数字电源自抗扰控制系统研究[D];中原工学院;2010年

9 侯思剑;数字控制高频DC-DC变换器中DPWM与DPID电路设计[D];电子科技大学;2011年

10 吴志勇;电磁感应数字电源的设计与实现[D];华北电力大学（北京）;2011年

  本文关键词：用于数字电源的延迟型模数转换器设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：252806