检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：申泽生哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

sigma-delta模数转换器（Σ-ΔADC）由于其高分辨率特性被广泛应用于各通讯领域。Σ-ΔADC由调制器、数字抽取滤波器和数字接口组成,其中数字抽取滤波器是Σ-ΔADC芯片面积和功耗的主要产生部分。为满足近年来便携式和电量节约型设备的... 详细信息

sigma-delta模数转换器（Σ-ΔADC）由于其高分辨率特性被广泛应用于各通讯领域。Σ-ΔADC由调制器、数字抽取滤波器和数字接口组成,其中数字抽取滤波器是Σ-ΔADC芯片面积和功耗的主要产生部分。为满足近年来便携式和电量节约型设备的发展趋势,解决数字抽取滤波器占用芯片面积大和高功耗问题,本文提出并设计了一种低功耗新型抽取滤波器结构。由CIC滤波器、低复杂度补偿滤波器和两级多相IIR滤波器级联构成,完成高倍抽取和高性能低通滤波,具有近似线性相位、低功耗和小面积的特性。首先,针对Σ-ΔADC中数字抽取滤波器的多级系统、近似线性相位、低功耗和小面积特性详细分析,完成抽取滤波器的整体架构,分别对各级滤波器的进行系统级设计。采用5级CIC滤波器完成初级滤波并进行32倍抽取,降低后续滤波器的工作频率和功耗。设计二阶FIR型补偿滤波器减小CIC的通带衰减,满足低通带纹波设计要求。两级多相IIR滤波器执行4倍降采样率,同时完成高阻带增益、窄过渡带宽和低通带纹波的滤波,其设计阶数极低,相比于两级半带FIR型滤波器能够节省83%的乘法器。完成了Simulink建模仿真,确保滤波器参数设计的可行性。其次,完成了各级滤波器和数字接口的低功耗和低复杂度的电路级和RTL级设计。针对CIC滤波器的量化字长、功耗和面积分析,提出一种非递归与递归级联结构,相较于单一的具有更优的面积和功耗。针对二阶对称型FIR滤波器结构优化,减少乘法器数量,设计了一种极低复杂度电路结构。针对两级多相IIR滤波器应用不同全通滤波器结构的量化噪声分析,辅以硬件资源占用更少的CSD编码乘法器,设计了一种低量化噪声和低复杂度的全通滤波器电路结构。设计了Σ-ΔADC的串行通信接口,由SPI字节传输模块和命令控制模块组成,分别完成外部主控与字节寄存器、字节寄存器与内部数据控制寄存器的数据交互。再次,完成了数字滤波器和接口的RTL级验证平台设计,并进行整体动态仿真,输出数据信噪比为101.45 d B,有效位数达到16.56位。基于TSMC 0.18μm工艺,使用集成电路设计工具进行逻辑综合、形式验证和静态时序分析得到门级网表,经过布局布线等物理版图设计和验证得到整体数字版图。其中,数字抽取滤波器版图面积为0.41 mm2,功耗为0.136 mW,相较于其他文献,减少了55%的面积,降低了92%的滤波器功耗。

关键词： sigma-delta模数转换器数字抽取滤波器多相IIR滤波器数字芯片设计

来源：评论

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多通道增量型sigma delta ADC调制器设计

多通道增量型Sigma Delta ADC调制器设计

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作者：侯美娜哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着半导体技术的不断发展,微机械MEMS传感器在汽车工业中前景非常宏大。相应地,各种类型的传感器接口要求要求越来越苛刻,要求兼顾高精度且功耗,面积均高效的模数转换器。此外,输入传感器采用的数据通常有多路信号,以往所使用的传统Sig... 详细信息

随着半导体技术的不断发展,微机械MEMS传感器在汽车工业中前景非常宏大。相应地,各种类型的传感器接口要求要求越来越苛刻,要求兼顾高精度且功耗,面积均高效的模数转换器。此外,输入传感器采用的数据通常有多路信号,以往所使用的传统sigma-delta模数转换器需在芯片内摆放多个ADC和数字滤波器才能进行处理,造成面积和功耗过度浪费。为进一步缩小面积,降低功耗,本文设计了可多路复用,低功耗,低延迟的增量型模数转换器,节省传感器芯片成本效益。论文首先梳理了模数转换器原理和指标,论述了增量型ADC架构及原理,每次转换前对ADC存储模块进行复位清空信号。经由理论推导和数学建模确定调制器选用二阶CIFF一位量化结构,可满足论文整体指标要求,并加入非理想分析建模,确定各模块指标要求,且预设出电路搭建完成的结果。论文基于0.18μm工艺完成调制器电路级设计,调制器主体部分的两级积分器由两种运算放大器组成的开关电容积分器完成,分别包括高增益两级运放和低功耗电流饥饿型运放,文中给出运放指标的理论推导和仿真;预放大器和动态锁存器完成单比特高线性度量化器设计;数字滤波器采用模拟搭建两级级联加法器。为节省验证时间,调制器得出的码流值放入数学仿真软件进行后级数字滤波处理。最终得在电源电压5V,带宽1k Hz,采样频率为1MHz,调制器有效位数17.28位,THD为-105d B,模拟部分功耗为285u A。加入后级数学模型后初步验证ADC整体仿真有效位数14.39位。最后完成多通道增量型ADC电路实现,实现四通道输入信号分时转换。仔细考虑布局匹配绘制出模拟部分版图,整体版图面积为0.48mm×0.54mm。

关键词： sigma-delta模数转换器增量型开关电容积分器通道转换

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sigma delta ADC中高抽取率滤波器设计

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电子测量技术 2020年第6期43卷 160-164页

作者：郑伟高博刘玥伽林志滨龚敏四川大学物理学院成都610065

为了解决高阶sigma-delta模数转换器(ADC)在折叠带附近噪声衰减不足的问题,针对积分梳状(CIC)函数的零点进行分析,采用了一种零点偏移sinc函数(RS)提高了折叠带附近噪声抑制能力。针对设计中高抽取率和低功耗要求,采用RS函数作为sigma D... 详细信息

为了解决高阶sigma-delta模数转换器(ADC)在折叠带附近噪声衰减不足的问题,针对积分梳状(CIC)函数的零点进行分析,采用了一种零点偏移sinc函数(RS)提高了折叠带附近噪声抑制能力。针对设计中高抽取率和低功耗要求,采用RS函数作为sigma delta抽取滤波器的第一级,其后级联两级FIR滤波器完成一款抽取率为256的数字抽取器。5阶RS滤波器,降低了折叠带附近的高频噪声折叠到基带的的影响;第二级和第三级采用转置结构FIR滤波器分别进行32和2的抽取,转置结构的FIR滤波器能够实现了高吞吐量数据处理。整体结构基于0.18μm CMOS标准工艺,结合4阶级联结构、4 bit量化sigma delta调制器结构,可以在20 MHz工作频率下获得160 dB以上的动态范围,最终输出数据有效位数(ENOB)达24 bit,功率为15 MW,面积3.9 mm^2。

关键词： sigma-delta模数转换器 5阶RS滤波器高精度数字抽取器 FPGA

来源：评论

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