基于抽取速率可配置Sigma-Delta ADC的设计
发布时间：2021-04-03 21:14
科技的进步推动通信和信号处理朝向数字化的趋势发展,模数转换器（ADC）作为模拟和数字信号相互连接的接口,依然具有很高的研究价值。其中S i g ma-D e l t a AD C凭借着其精度高、集成容易和噪声低等诸多优点,在数字通信和信号侦测领域发挥着巨大的作用。Sigma-Delta ADC包含调制器与抽取滤波器两部分电路,而数字抽取滤波器对芯片面积起着决定性的作用,并且滤波器的输出端口与后级数字处理系统直接相连,优化抽取滤波器与数字接口电路设计有助于提升数据采集与信号处理系统的性能。本文旨在设计一个抽取速率可配置的高精度Sigma-Delta A/D转换器,并且丰富数字接口功能,通过调节数据的输出速率提高有效位数。其中调制器采用四阶前馈结构,一位量化器,过采样率设置为128,采样时钟频率为2048KHz。首先分析调制器的工作原理以及影响调制器性能的非理想因素,然后利用Matlab/Simulink对调制器进行系统级建模,最后在Cadence平台完成积分器、两相不交叠时钟电路和一位量化器等子模块的设计。抽取速率可变的滤波器采用三级子滤波器级联结构,依次为CIC滤波器、补偿（Compe...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AD1556芯片结构图与PSD仿真图形
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2011 年 TI 公司推出了一款低功耗的、16 位 ADC 芯片 ADS1192[7]，其Sigma-Delta调制器为二阶，滤波器为三阶 SINC。内部包含的增益放大器和数字取滤波器均是可编程模块，可根据实际需要的精度来调整电路。该芯片最大工时钟为 512KHz，数据输出速率为 500Hz 和 8KHz 时的信噪比为分别为 76dB 92dB，在 3V 供电条件下，功耗为 1.3mW。芯片的双通道独立工作互不干扰，芯片可用于医疗器械设备中监测生理信号，其芯片结构如图 1-2 所示。
图 1-2 Sigma-DeltaADCADS1192 芯片结构图2013 年 ADI 公司推出了高精度、多通道 ADC 芯片 ADS7176-2[8]。电路图如下 1-3 所示。该芯片提供三种主要的数字滤波器。快速建立 sinc5 + sinc1 滤波器使道扫描速率达到最大。sinc3 滤波器使单通道、低速应用的分辨率达到最高。对 50 Hz 和 60 Hz 环境，噪声抑制达到 85dB。AD7176-2 特定滤波器将建立时间降最低，通道扫描数据率为 50Ksps/通道，快速建立时间为 20us。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的高速FIR数字滤波器设计的改进方法[J]. 赵岸,颜毅华,陈林杰,刘东浩,王威,陈志军. 天文研究与技术. 2015(01)
[2]一种0.13μm-200MHz高速连续时间Sigma-Delta调制器设计[J]. 李亮,陈珍海. 微电子学与计算机. 2013(01)
[3]宽带CIC抽取滤波器的一种改进方法[J]. 姚远程,蔡晓丽,李湘鲁,黄嵩. 电子科技大学学报. 2012(02)
博士论文
[1]高性能音频Delta-Sigma数据转换器的设计与优化技术研究[D]. 赵津晨.浙江大学 2013
硕士论文
[1]高精度Sigma-Delta A/D转换器的设计与研究[D]. 徐子轩.北京交通大学 2018
[2]磁阻磁强计中数字补偿滤波器的设计[D]. 刘子威.哈尔滨工业大学 2017
[3]数字陀螺Sigma-Delta调制器的设计[D]. 闫冬.哈尔滨工业大学 2016
[4]多位量化Sigma-Delta模数转换器的设计[D]. 贺冲.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于Verilog HDL的SPI协议可复用IP软核的设计与验证[D]. 李利利.兰州大学 2015
[6]20位音频Sigma Delta ADC的设计[D]. 王海冬.东南大学 2015
本文编号：3117096
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AD1556芯片结构图与PSD仿真图形
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2011 年 TI 公司推出了一款低功耗的、16 位 ADC 芯片 ADS1192[7]，其Sigma-Delta调制器为二阶，滤波器为三阶 SINC。内部包含的增益放大器和数字取滤波器均是可编程模块，可根据实际需要的精度来调整电路。该芯片最大工时钟为 512KHz，数据输出速率为 500Hz 和 8KHz 时的信噪比为分别为 76dB 92dB，在 3V 供电条件下，功耗为 1.3mW。芯片的双通道独立工作互不干扰，芯片可用于医疗器械设备中监测生理信号，其芯片结构如图 1-2 所示。
图 1-2 Sigma-DeltaADCADS1192 芯片结构图2013 年 ADI 公司推出了高精度、多通道 ADC 芯片 ADS7176-2[8]。电路图如下 1-3 所示。该芯片提供三种主要的数字滤波器。快速建立 sinc5 + sinc1 滤波器使道扫描速率达到最大。sinc3 滤波器使单通道、低速应用的分辨率达到最高。对 50 Hz 和 60 Hz 环境，噪声抑制达到 85dB。AD7176-2 特定滤波器将建立时间降最低，通道扫描数据率为 50Ksps/通道，快速建立时间为 20us。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的高速FIR数字滤波器设计的改进方法[J]. 赵岸,颜毅华,陈林杰,刘东浩,王威,陈志军. 天文研究与技术. 2015(01)
[2]一种0.13μm-200MHz高速连续时间Sigma-Delta调制器设计[J]. 李亮,陈珍海. 微电子学与计算机. 2013(01)
[3]宽带CIC抽取滤波器的一种改进方法[J]. 姚远程,蔡晓丽,李湘鲁,黄嵩. 电子科技大学学报. 2012(02)
博士论文
[1]高性能音频Delta-Sigma数据转换器的设计与优化技术研究[D]. 赵津晨.浙江大学 2013
硕士论文
[1]高精度Sigma-Delta A/D转换器的设计与研究[D]. 徐子轩.北京交通大学 2018
[2]磁阻磁强计中数字补偿滤波器的设计[D]. 刘子威.哈尔滨工业大学 2017
[3]数字陀螺Sigma-Delta调制器的设计[D]. 闫冬.哈尔滨工业大学 2016
[4]多位量化Sigma-Delta模数转换器的设计[D]. 贺冲.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于Verilog HDL的SPI协议可复用IP软核的设计与验证[D]. 李利利.兰州大学 2015
[6]20位音频Sigma Delta ADC的设计[D]. 王海冬.东南大学 2015
本文编号：3117096
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