MIMU中低功耗高精度模数转换器设计
发布时间：2021-11-06 06:32
近年来,随着集成电路设计技术和制造工艺的不断进步,MEMS传感器技术也得到了快速发展。模数转换器（ADC）作为连接传感器和数字信号处理单元的桥梁,其性能很大程度上决定了整个系统的性能。这使得高性能ADC成为国内外研究的重点。本文针对微惯性测量单元对ADC低功耗、高精度的性能需求,并结合sigma-delta ADC高精度和SAR ADC高能量效率的优点,给出了一种基于SAR量化器的连续时间sigma-delta调制器的设计。首先从低功耗的角度出发确定了连续时间调制器的拓扑结构。再根据课题性能指标,利用工具箱中的函数完成对调制器噪声传递函数的设计,并通过增加零阶反馈路径来修复由于环路延时而发生改变的噪声传递函数。然后对调制器的系数进行合理缩放使积分器的输出符合实际情况。最后对积分器、时钟抖动和反馈DAC的非理想特性利用Simulink搭建行为级仿真模型,综合考虑非理想因素后确定各个模块的电路参数,主要是确定积分器电路中运算放大器的参数。在多位量化器的结构选取上,本文选择基于电容顶板采样的SAR ADC,该结构与传统结构相比采样保持电路的电容减少一半,同时也减少了转换过程中电容充放电次数。...
【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】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
M.Zhou等人提出的调制器的结构示意图[5]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-4文献[6]中调制器的结构框图与版图结构[6]1.2.2国内研究发展现状国内在连续时间sigma-deltaADC方面的研究水平整体上要低于国外的研究水平，这是因为国内集成电路的发展起步较晚，我们应该借鉴国外的发展经验，加快发展步伐，缩短与国际水平的差距。复旦大学的江枫在2014年提出了一种基于真分式噪声传递函数的长环路延时连续时间sigma-delta调制器的设计[7]。他通过合理修改噪声传递函数(NTF)对的应系数，最终得到了一个真分式噪声传递函数，使调制器能承受的环路延时最多可以等于两个时钟周期，为量化器解析模拟输入提供了充裕的时间。选取低精度的SARADC作为多位量化器优化功耗。该调制器采用TSMC0.13μmCMOS工艺实现。在1.2V电源电压下的功耗为27.2mW，时钟频率640MHz，SNDR可达80.38dB。图1-5周鹏力提出的调制器的结构示意图和仿真频谱图[7]西安电子科技大学的周鹏力在2017年实现了一种采用SARADC作为调制器内部低精度量化器的高速高精度连续时间sigma-delta调制器设计[8]。调制器
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-4文献[6]中调制器的结构框图与版图结构[6]1.2.2国内研究发展现状国内在连续时间sigma-deltaADC方面的研究水平整体上要低于国外的研究水平，这是因为国内集成电路的发展起步较晚，我们应该借鉴国外的发展经验，加快发展步伐，缩短与国际水平的差距。复旦大学的江枫在2014年提出了一种基于真分式噪声传递函数的长环路延时连续时间sigma-delta调制器的设计[7]。他通过合理修改噪声传递函数(NTF)对的应系数，最终得到了一个真分式噪声传递函数，使调制器能承受的环路延时最多可以等于两个时钟周期，为量化器解析模拟输入提供了充裕的时间。选取低精度的SARADC作为多位量化器优化功耗。该调制器采用TSMC0.13μmCMOS工艺实现。在1.2V电源电压下的功耗为27.2mW，时钟频率640MHz，SNDR可达80.38dB。图1-5周鹏力提出的调制器的结构示意图和仿真频谱图[7]西安电子科技大学的周鹏力在2017年实现了一种采用SARADC作为调制器内部低精度量化器的高速高精度连续时间sigma-delta调制器设计[8]。调制器
【参考文献】：
博士论文
[1]髙速低功耗逐次逼近式ADC研究与实现[D]. 卢宇潇.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]高速高精度可配置sigma-delta ADC设计[D]. 高原.哈尔滨工业大学 2019
[2]高速低功耗逐次逼近型模数转换器研究[D]. 李晓兴.东南大学 2018
[3]面向压力传感器应用的低功耗高精度连续时间Sigma-Delta调制器[D]. 赵玉彬.华中科技大学 2018
[4]连续时间Sigma-Delta调制器系统建模及电路技术研究[D]. 周鹏力.西安电子科技大学 2017
[5]高性能连续时间∑-△ ADC设计[D]. 邱仅朋.浙江大学 2017
[6]数字陀螺Sigma-Delta调制器的设计[D]. 闫冬.哈尔滨工业大学 2016
[7]连续时间Sigma-Delta调制器建模与电路研究[D]. 易品筠.西安电子科技大学 2015
[8]基于真分式噪声传递函数的长环路延时连续时间Sigma Delta调制器的研究与设计[D]. 江帆.复旦大学 2014
[9]带宽10MHZ高阶连续时间型Sigma-Delta调制器设计[D]. 成杨.复旦大学 2012
本文编号：3479351
【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】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
M.Zhou等人提出的调制器的结构示意图[5]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-4文献[6]中调制器的结构框图与版图结构[6]1.2.2国内研究发展现状国内在连续时间sigma-deltaADC方面的研究水平整体上要低于国外的研究水平，这是因为国内集成电路的发展起步较晚，我们应该借鉴国外的发展经验，加快发展步伐，缩短与国际水平的差距。复旦大学的江枫在2014年提出了一种基于真分式噪声传递函数的长环路延时连续时间sigma-delta调制器的设计[7]。他通过合理修改噪声传递函数(NTF)对的应系数，最终得到了一个真分式噪声传递函数，使调制器能承受的环路延时最多可以等于两个时钟周期，为量化器解析模拟输入提供了充裕的时间。选取低精度的SARADC作为多位量化器优化功耗。该调制器采用TSMC0.13μmCMOS工艺实现。在1.2V电源电压下的功耗为27.2mW，时钟频率640MHz，SNDR可达80.38dB。图1-5周鹏力提出的调制器的结构示意图和仿真频谱图[7]西安电子科技大学的周鹏力在2017年实现了一种采用SARADC作为调制器内部低精度量化器的高速高精度连续时间sigma-delta调制器设计[8]。调制器
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-4文献[6]中调制器的结构框图与版图结构[6]1.2.2国内研究发展现状国内在连续时间sigma-deltaADC方面的研究水平整体上要低于国外的研究水平，这是因为国内集成电路的发展起步较晚，我们应该借鉴国外的发展经验，加快发展步伐，缩短与国际水平的差距。复旦大学的江枫在2014年提出了一种基于真分式噪声传递函数的长环路延时连续时间sigma-delta调制器的设计[7]。他通过合理修改噪声传递函数(NTF)对的应系数，最终得到了一个真分式噪声传递函数，使调制器能承受的环路延时最多可以等于两个时钟周期，为量化器解析模拟输入提供了充裕的时间。选取低精度的SARADC作为多位量化器优化功耗。该调制器采用TSMC0.13μmCMOS工艺实现。在1.2V电源电压下的功耗为27.2mW，时钟频率640MHz，SNDR可达80.38dB。图1-5周鹏力提出的调制器的结构示意图和仿真频谱图[7]西安电子科技大学的周鹏力在2017年实现了一种采用SARADC作为调制器内部低精度量化器的高速高精度连续时间sigma-delta调制器设计[8]。调制器
【参考文献】：
博士论文
[1]髙速低功耗逐次逼近式ADC研究与实现[D]. 卢宇潇.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]高速高精度可配置sigma-delta ADC设计[D]. 高原.哈尔滨工业大学 2019
[2]高速低功耗逐次逼近型模数转换器研究[D]. 李晓兴.东南大学 2018
[3]面向压力传感器应用的低功耗高精度连续时间Sigma-Delta调制器[D]. 赵玉彬.华中科技大学 2018
[4]连续时间Sigma-Delta调制器系统建模及电路技术研究[D]. 周鹏力.西安电子科技大学 2017
[5]高性能连续时间∑-△ ADC设计[D]. 邱仅朋.浙江大学 2017
[6]数字陀螺Sigma-Delta调制器的设计[D]. 闫冬.哈尔滨工业大学 2016
[7]连续时间Sigma-Delta调制器建模与电路研究[D]. 易品筠.西安电子科技大学 2015
[8]基于真分式噪声传递函数的长环路延时连续时间Sigma Delta调制器的研究与设计[D]. 江帆.复旦大学 2014
[9]带宽10MHZ高阶连续时间型Sigma-Delta调制器设计[D]. 成杨.复旦大学 2012
本文编号：3479351
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