地震及电法联合采集站中高精度Sigma-Delta调制器的研究与设计

发布时间：2020-03-29 20:20

【摘要】：随着地球物理探测深度的不断增加,仅仅依靠一种勘探方法进行深部探测的技术已无法达到我国对相关勘测工作的要求,于是地震及电法联合勘探技术被提出,该技术实现的关键在于地震与电法联合数据采集仪器前端一体化混合采集站的设计,经过研究发现地震采集仪器和电法采集仪器存在的主要差异是前端采用的模拟电路不同,本设计在考虑到这种差异后,拟通过设计一款面向地震电法联合勘探的高精度Sigma-Delta ADC芯片,为研制高精度地震电法分布式混合勘探采集系统提供解决方案。衡量一款Sigma-Delta ADC芯片设计的优秀与否,关键在于其中调制器的设计,因为调制器在保证整个芯片性能、可靠性上发挥的作用不可估量,其核心技术是过采样和噪声整形,同时兼容CMOS标准的数字工艺,可以与数字电路集成为一体化芯片并达到很高的线性度,随着相关技术的不断发展,目前其精度已经可以达到16~24位。本文的设计思路是:为实现高精度将调制器设计成四阶,为简化对数字电路的设计而采用一位量化,最终实现了调制器整体架构的设计,具体分析了ADC的国内外研究背景和现状、Sigma-Delta调制器的核心技术和种类、Sigma-Delta调制器在MATLAB中的模拟和仿真、Sigma-Delta调制器电路原理图和版图的绘制,最后进行设计经验的总结。在电路设计过程中,为了减少每一级积分器的输出采用前馈求和电路,为了提高信噪比设计了四阶调制器,为了减小系统非线性采用了一位量化器,同时为了降低功耗对系统参数进行了优化,分别对SigmaDelta调制器中的积分器,放大器,比较器,求和电路,时钟电路等进行了详细的理论研究,然后利用MATLAB中的工具Toolbox和Simulink实现了系统级设计和行为级仿真,接着在Cadence环境下对每个模块进行了电路原理图的绘制和电路各个状态的仿真,最终完成一款精度和信噪比较高的单环四阶一位量化CIFF结构Sigma-Delta调制器的研制。
【图文】：

图 2-5 N 阶 MASH 结构原理框图述 MASH 结构输出的系统函数如式（2-10）所示；( ) ( ) ( ) ( ) ( )

CIFB结构框图
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH762

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张启升;邓明;杨濵鹏;陈凯;王猛;孙志成;;SoPC技术在高精度地电数据采集中的应用[J];现代地质;2012年06期

2 底青云;杨长春;朱日祥;;深部资源探测核心技术研发与应用[J];中国科学院院刊;2012年03期

3 林斌;应忍冬;刘佩林;;非理想Σ-Δ调制器在SIMULINK下的行为级建模[J];信息技术;2012年03期

4 李杨先;顾晓峰;浦寿杰;徐振;于宗光;;斩波稳定型开关电容积分器的设计[J];微电子学与计算机;2010年05期

5 韩晓泉;穆群英;易碧金;;地震勘探仪器的现状及发展趋势[J];物探装备;2008年01期

6 张军华;郑旭刚;王伟;朱焕;张帆;;地震采集技术新进展[J];物探化探计算技术;2007年05期

7 张启升,邓明,罗锋,乔德新,陈凯;海底大地电磁信号采集电路的驱动程序[J];地球物理学进展;2004年04期

8 何开全,谭开洲,李荣强;高性能模拟集成电路工艺技术[J];微电子学;2004年04期

9 石春琦,吴金,常昌远,魏同立;LVS版图验证方法的研究[J];电子器件;2002年02期

10 黄先律，余嘉顺;定量分析SN338数字地震仪器的特性[J];地球物理学报;1994年S2期

相关硕士学位论文 前10条

1 彭何;用于音频编码的sigma-delta调制器研究与CMOS设计[D];西南科技大学;2017年

2 刘达;TMR传感器中高精度多位量化Sigma-Delta调制器的设计[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 徐福彬;8位高速折叠插值A/D转换器的研究与设计[D];合肥工业大学;2016年

4 梁锐;2-1级联架构sigma delta调制器的研究与设计[D];吉林大学;2015年

5 刘昭彤;低噪声斩波Sigma-Delta调制器的设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 王洪颖;低功耗16位精度Delta Sigma ADC的设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 任志德;高性能sigma-delta调制器的设计与研究[D];北京工业大学;2015年

8 屠卫洁;4阶全差分sigma-delta调制器设计与研究[D];苏州大学;2015年

9 陈松;四阶前馈Sigma-Delta ADC的设计[D];哈尔滨工业大学;2014年

10 刘云康;低功耗高性能音频Sigma Delta调制器设计[D];北京工业大学;2014年

，

本文编号：2606470