高精度Sigma-Delta调制器设计方法及实现技术的研究
发布时间：2021-08-27 07:55
Sigma-delta A/D转换器（A/D Converter,ADC）拥有高精度、低噪声、高信噪比等优点,因此Sigma-delta A/D转换器一直都是A/D转换器中研究重点。其中的Sigma-delta调制器采用了噪声整形（Noise Shaping）和过采样技术（Over-sampling）,降低了模拟电路的复杂程度,将电路处理重点转移到了数字部分,进而能够实现较高的信噪比。本文采用逆向分析方法,分析了某款sigma delta A/D转换器芯片,对其中的调制器进行分析,并进行再设计。本文中的sigma delta调制器采用2-1结构,前级为2阶前馈调制器,后级为1阶调制器,并采用误差消除结构。本文中的调制器内置仪表放大器,具有可变增益、低噪声以及低失调电压。为提高带载能力,仪表放大器中包含了缓冲buffer。本文中的调制器内部自带带隙基准源,如果用户对带隙基准源有更高要求,也可根据需要使用外部带隙基准源。此外调制器内部自带振荡器,振荡器也可采用外部时钟,在采用外部时钟时进行二分频。本文从理论和仿真上证明电路的可行性。本文采用BCD350GE工艺进行设计和仿真,其中仪表放大器...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
芯片功能图
图 2.2 最终提取完的芯片图Fig. 2.2 The final extracted chip diagram步电路检查，对于数字电路来说可以用提图软件自带检查，可以解决一包括连接是否合理，连接是否有断线。而对于模拟电路来说，可以在电中来判断连接是否合理，不合理则需要进行检查。最后还可以通过对模行仿真验证来判断是否存在错误。步电路模块化，电路模块化就是将电路分成不同的功能模块，不同的功连接线连接起来，使得电路结构更加清晰。具体操作是将提取完的管子adence 中进行整理，通过电路的整理，将电路分为仪表放大器模块、缓冲 制器模块、振荡器模块、带隙基准源模块，电流源模块。章小结通过逆向分析，将芯片中的管子和门级电路进行模块化处理，将电路层将电路分为仪表放大器模块、缓冲 buffer 模块、调制器模块、振荡器模
Sigma-Delta 调制器是 Sigma-Delta A/D 转换器中的重要部分，Sigma-Delta 调制具有结构简单，功耗低等优点，通过采用过采样和噪声整形技术，可以将带内的噪转移到高频，有效地降低信号带内的量化噪声[24]。首先介绍过采样以及噪声整形，后介绍常见一阶 Sigma-Delta 调制器，最后引入本次分析的 Sigma-Delta 调制器。本文中的 Sigma-Delta 调制器采用 2-1 级联结构，前面两级采用前馈结构调制器通过双采样提高过采样率提高分辨率并增加信噪比，最后采用误差消除逻辑实Sigma-Delta 调制器功能。5.1 基本理论5.1.1 量化噪声量化噪声是指对输入信号进行量化时产生的噪声，量化是指将输入模拟信号变数字信号，它的大小是指模拟信号的值和数字信号所表示的数值的差。由于 A/D 转器的原理，量化后的输出数字只能近似等于输入模拟信号，所以 A/D 转换器必然存量化误差，将这种量化误差等效为一种噪声，该噪声就称为量化噪声[25]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度CMOS基准电压源设计[J]. 宁江华. 电子世界. 2017(14)
[2]高精度、低功耗带隙基准源及其电流源设计[J]. 杨宁,史仪凯,袁小庆,庞明. 传感技术学报. 2014(01)
[3]带隙电压基准源的设计与分析[J]. 赵强,吕明,张鉴. 电子科技. 2012(05)
[4]适用于全差分运算放大器的两级共模反馈结构[J]. 尹浩,陈必江,李靖,杜翎,汤川洋,于奇,宁宁,邓春健. 微电子学. 2011(02)
[5]一种基于内部迟滞比较器的新型RC振荡器[J]. 李展,冯炳军. 电子器件. 2009(01)
[6]一种CMOS张弛振荡器的设计与分析[J]. 冯勇,刘诗斌,高艳丽. 计算机测量与控制. 2008(09)
[7]开关电容共模反馈理论分析[J]. 吴钰淳. 微计算机信息. 2008(14)
[8]几种典型的电流源结构和高精度基准电流源的设计[J]. 郭建宁,冯勇建,陈文芗. 中国集成电路. 2006(12)
[9]过采样方法与提高ADC分辨率的研究[J]. 于光平,张昕. 沈阳工业大学学报. 2006(02)
硕士论文
[1]HART通信控制器的研究与设计[D]. 范超.沈阳工业大学 2017
[2]18位精度音频Sigma-Delta ADC设计[D]. 张永来.哈尔滨工业大学 2013
[3]折叠式共源共栅CMOS运算放大器的设计与优化[D]. 胡洋.河北大学 2012
[4]MASH结构Sigma-Delta调制器的设计[D]. 孙冠男.哈尔滨工业大学 2011
[5]L波段LC压控振荡器和高速二分频电路的研究与设计[D]. 邢晓领.西安电子科技大学 2011
[6]基于PWM的DC-DC转换器的带隙基准电压源设计[D]. 张彬.西南交通大学 2009
[7]16位音频sigma-delta A/D转换器关键设计技术研究[D]. 袁俊.西安电子科技大学 2008
[8]高精度基准源的研究与设计[D]. 田涛.湖南大学 2006
本文编号：3365969
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
芯片功能图
图 2.2 最终提取完的芯片图Fig. 2.2 The final extracted chip diagram步电路检查，对于数字电路来说可以用提图软件自带检查，可以解决一包括连接是否合理，连接是否有断线。而对于模拟电路来说，可以在电中来判断连接是否合理，不合理则需要进行检查。最后还可以通过对模行仿真验证来判断是否存在错误。步电路模块化，电路模块化就是将电路分成不同的功能模块，不同的功连接线连接起来，使得电路结构更加清晰。具体操作是将提取完的管子adence 中进行整理，通过电路的整理，将电路分为仪表放大器模块、缓冲 制器模块、振荡器模块、带隙基准源模块，电流源模块。章小结通过逆向分析，将芯片中的管子和门级电路进行模块化处理，将电路层将电路分为仪表放大器模块、缓冲 buffer 模块、调制器模块、振荡器模
Sigma-Delta 调制器是 Sigma-Delta A/D 转换器中的重要部分，Sigma-Delta 调制具有结构简单，功耗低等优点，通过采用过采样和噪声整形技术，可以将带内的噪转移到高频，有效地降低信号带内的量化噪声[24]。首先介绍过采样以及噪声整形，后介绍常见一阶 Sigma-Delta 调制器，最后引入本次分析的 Sigma-Delta 调制器。本文中的 Sigma-Delta 调制器采用 2-1 级联结构，前面两级采用前馈结构调制器通过双采样提高过采样率提高分辨率并增加信噪比，最后采用误差消除逻辑实Sigma-Delta 调制器功能。5.1 基本理论5.1.1 量化噪声量化噪声是指对输入信号进行量化时产生的噪声，量化是指将输入模拟信号变数字信号，它的大小是指模拟信号的值和数字信号所表示的数值的差。由于 A/D 转器的原理，量化后的输出数字只能近似等于输入模拟信号，所以 A/D 转换器必然存量化误差，将这种量化误差等效为一种噪声，该噪声就称为量化噪声[25]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度CMOS基准电压源设计[J]. 宁江华. 电子世界. 2017(14)
[2]高精度、低功耗带隙基准源及其电流源设计[J]. 杨宁,史仪凯,袁小庆,庞明. 传感技术学报. 2014(01)
[3]带隙电压基准源的设计与分析[J]. 赵强,吕明,张鉴. 电子科技. 2012(05)
[4]适用于全差分运算放大器的两级共模反馈结构[J]. 尹浩,陈必江,李靖,杜翎,汤川洋,于奇,宁宁,邓春健. 微电子学. 2011(02)
[5]一种基于内部迟滞比较器的新型RC振荡器[J]. 李展,冯炳军. 电子器件. 2009(01)
[6]一种CMOS张弛振荡器的设计与分析[J]. 冯勇,刘诗斌,高艳丽. 计算机测量与控制. 2008(09)
[7]开关电容共模反馈理论分析[J]. 吴钰淳. 微计算机信息. 2008(14)
[8]几种典型的电流源结构和高精度基准电流源的设计[J]. 郭建宁,冯勇建,陈文芗. 中国集成电路. 2006(12)
[9]过采样方法与提高ADC分辨率的研究[J]. 于光平,张昕. 沈阳工业大学学报. 2006(02)
硕士论文
[1]HART通信控制器的研究与设计[D]. 范超.沈阳工业大学 2017
[2]18位精度音频Sigma-Delta ADC设计[D]. 张永来.哈尔滨工业大学 2013
[3]折叠式共源共栅CMOS运算放大器的设计与优化[D]. 胡洋.河北大学 2012
[4]MASH结构Sigma-Delta调制器的设计[D]. 孙冠男.哈尔滨工业大学 2011
[5]L波段LC压控振荡器和高速二分频电路的研究与设计[D]. 邢晓领.西安电子科技大学 2011
[6]基于PWM的DC-DC转换器的带隙基准电压源设计[D]. 张彬.西南交通大学 2009
[7]16位音频sigma-delta A/D转换器关键设计技术研究[D]. 袁俊.西安电子科技大学 2008
[8]高精度基准源的研究与设计[D]. 田涛.湖南大学 2006
本文编号：3365969
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