一种24位Delta-Sigma A/D转换器的设计与实现

发布时间：2024-06-10 20:29

　　随着数字信号处理和集成电路的发展,高精度的A/D转换器在现代数字处理和数字通信系统中有着重要的地位,在温度监控、精密仪表测量等信号处理系统中有着广泛的应用。 本文设计了一款应用于温度监控的24位高精度Delta-Sigma A/D转换器,电路实现采用SMIC0.18umCMOS工艺。本文主要内容包括： 1、分析和研究了常见A/D转换器的类型和各自优缺点,以及主要技术指标。确定了设计的A/D转换器的类型为Delta-Sigma,对其加以重点分析,并确定了设计指标。 2、通过理论分析,确定了调制器的阶数和过采样因子以及数字抽取滤波器的类型;通过Matlab对理想模型的系统仿真,确定了调制器和数字抽取滤波器的结构。对调制器中的非理想因素进行大量仿真,确定合理的非理想参数。对Delta-Sigma A/D转换器进行系统仿真,得到有效位数为25.30位。 3、调制器模块设电路设计包括运算放大器、动态比较器和积分器等,运算放大器加入了补偿电容和电阻来保证稳定性,动态比较器加入了RS触发器,用来保证输出的合理性。并对晶体管级电路进行仿真和Matlab功率谱密度分析,得到其有效位数是23.56位;对数...

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景和意义
    1.2 Delta-Sigma A/D转换器的发展
    1.3 论文的主要工作
    1.4 本文的主要结构安排
2 Delta-Sigma A/D转换器技术基础
    2.1 A/D转换器类型
        2.1.1 并行比较A/D转换器
        2.1.2 逐次逼近型(SAR)A/D转换器
        2.1.3 积分型A/D转换器
        2.1.4 流水线型(Pipeline)A/D转换器
        2.1.5 Delta-Sigma A/D转换器
    2.2 Delta-Sigma A/D转换器原理和关键技术
        2.2.1 Delta-Sigma A/D调制器原理
        2.2.2 过采样技术
        2.2.3 噪声整形技术
        2.2.4 数字抽取滤波器
    2.3 A/D转换器性能指标
        2.3.1 量化误差(Quantization error)
        2.3.2 静态特性
        2.3.3 动态特性
    2.4 本章小结
3 Delta-Sigma A/D转换器系统设计
    3.1 Delta-Sigma A/D转换器设计指标
    3.2 Delta-Sigma调制器系统仿真
        3.2.1 调制器阶数和过采样因子(OSR)的确定
        3.2.2 调制器结构确定
        3.2.3 调制器系数确定
        3.2.4 调制器理想模型系统建模与仿真
        3.2.5 调制器中的非理想因素建模与仿真
    3.3 数字抽取滤波器系统建模
        3.3.1 级联积分梳状(CIC)滤波器
        3.3.2 CIC补偿滤波器
        3.3.3 半带滤波器
    3.4 Delta-Sigma A/D转换器系统仿真
    3.5 本章小结
4 Delta-Sigma A/D转换器电路设计与实现
    4.1 模拟调制器整体电路设计和仿真
        4.1.1 运算放大器电路
        4.1.2 动态比较器
        4.1.3 积分器
        4.1.4 调制器电路仿真
    4.2 数字滤波器设计和仿真
        4.2.1 级联积分梳状(CIC)滤波器设计
        4.2.2 CIC补偿滤波器设计
        4.2.3 半带滤波器的设计
        4.2.4 数字滤波器功能仿真
    4.3 本章小结
5 Delta-Sigma A/D转换器版图设计
    5.1 调制器版图设计
        5.1.1 版图设计规则
        5.1.2 调制器版图设计
        5.1.3 调制器后仿真
    5.2 数字抽取滤波器版图设计
    5.3 本章小结
6 结论
    6.1 论文工作总结
    6.2 论文工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3991863