一种基于ZCB积分器的电阻测量读出芯片

发布时间：2022-04-25 20:45

　　随着物联网技术的不断发展,越来越多不同类型的传感器被运用到最新的电子产品中。电阻式传感器因其应用场景众多（如:温度、湿度、压力等物理量的感测）而备受业界关注。而作为连通自然界模拟量与计算机数据处理所用的数字量之间的桥梁,读出芯片（Readout IC,ROIC）向来是传感系统中不可或缺的一环。Sigma-Delta型模数转换器（Analog to Digital Converter,ADC）凭借过采样及噪声整形技术,可以实现相当高精度的模数转换,因此相比其他类型的ADC而言,更加符合当下物联网感测应用对于高精度的需求。然而,传统的Sigma-Delta ADC也还存在着些许有待改进的不足之处:为了在采样/积分相位实现较为精确的电荷转移,运算跨导放大器（Operational Transconductance Amplifier,OTA）在ADC调制器的积分器中是必需的。但是,OTA的运用会导致环路稳定性的问题,同时由于带宽、压摆率等指标的要求,功耗问题一直是实际电路设计中的一个难题,如此一来,设计一款符合性能要求的OTA具有相当大的挑战。基于上述讨论的内容,本文设计了一种基于ZCB（Z... 

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究意义与背景
    1.2 相关研究发展趋势及现状
        1.2.1 Sigma-Delta ADC
        1.2.2 ZCB电路
        1.2.3 电阻式传感器读出电路
    1.3 主要研究工作
    1.4 论文组织安排
第2章 Sigma-Delta模数转换器原理
    2.1 模数转换器原理
        2.1.1 模数转换器的工作原理
        2.1.2 模数转换器的相关性能参数
    2.2 Sigma-Delta模数转换器原理
        2.2.1 过采样技术
        2.2.2 噪声整形技术
        2.2.3 二阶Sigma-Delta调制器
    2.3 本章小结
第3章 基于Sigma-Delta调制器的电阻式读出电路
    3.1 电阻式读出电路的设计需求
    3.2 Sigma-Delta调制器中的积分器方案对比
    3.3 基于ZCB方案的电阻式读出电路
        3.3.1 单电阻测量
        3.3.2 电桥测量
    3.4 非理想因素分析
        3.4.1 寄生电容
        3.4.2 电流源有限阻抗
        3.4.3 ZCD延迟引起的过冲
        3.4.4 ZCD失调
    3.5 本章小结
第4章 电路实现与分析
    4.1 调制器整体电路
    4.2 过零检测器
    4.3 偏置电流源
    4.4 量化器
    4.5 RC振荡器
    4.6 功耗及噪声分析
    4.7 本章小结
第5章 芯片测试结果
    5.1 单电阻测量
    5.2 电桥测量
    5.3 电压特性
    5.4 温度特性
    5.5 性能对比
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
指导教师对研究生学位论文的学术评语
答辩委员会决议书
附录 :专业词汇缩写及中英文比对
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果


【参考文献】：
博士论文
[1]高性能带通∑△模数转换器芯片研究与实现[D]. 曹天霖.浙江大学 2017
[2]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
[3]高精度sigma-delta ADC的研究与设计[D]. 吴笑峰.西安电子科技大学 2009

硕士论文
[1]音频编解码芯片中的Sigma-Delta ADC的设计[D]. 杨岱.电子科技大学 2018
[2]低功耗电阻/电容式传感器测量电路研究[D]. 严晓峰.重庆大学 2017
[3]适用于多通道生物信号采集系统的增量型Sigma-Delta ADC设计[D]. 黄种艺.浙江大学 2015
[4]18位Sigma-Delta调制器的研究与设计[D]. 张敏.电子科技大学 2014



本文编号：3648312