检索结果-内蒙古大学图书馆

电子与信息学报 2010年第4期32卷 1012-1016页

作者：郝志刚杨海钢张翀吴其松尹韬中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院研究生院北京100049

数字滤波器在sigma-delta ADC芯片中占据了大部分芯片面积,该文提出了一种数字滤波器结构,这种结构滤波器采用一个控制单元和一个加法器取代了Hogenauer结构滤波器中差分器的多个加法器,从而减小数字电路的面积。一个采用这种结构的4阶... 详细信息

数字滤波器在sigma-delta ADC芯片中占据了大部分芯片面积,该文提出了一种数字滤波器结构,这种结构滤波器采用一个控制单元和一个加法器取代了Hogenauer结构滤波器中差分器的多个加法器,从而减小数字电路的面积。一个采用这种结构的4阶的数字滤波器在CYCLONEⅡFPGA芯片中被实现,耗费的硬件资源比Hogenauer结构的滤波器减少近29%。

关键词： sigma-delta模数转换器滤波器差分器

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基于自给时钟的高精度sigma-delta ADC设计

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南开大学学报（自然科学版） 2016年第1期49卷 35-41页

作者：杨柳姚素英曾新吉高静天津大学电子信息工程学院天津300072

为了在电源管理芯片中完成高精度、低功耗的模数转换,提出了1种自给时钟的增量型sigma-delta模数转换器(ADC).该ADC由2阶sigma-delta调制器结构组成,使用基于过零检测的开关电容积分器代替了基于运算放大器的开关电容积分器,又通过2阶... 详细信息

为了在电源管理芯片中完成高精度、低功耗的模数转换,提出了1种自给时钟的增量型sigma-delta模数转换器(ADC).该ADC由2阶sigma-delta调制器结构组成,使用基于过零检测的开关电容积分器代替了基于运算放大器的开关电容积分器,又通过2阶积分器电路的相互触发产生自给时钟,从而无需外部提供时序信号.该ADC使用0.5μm CMOS工艺,在运行500个周期时可以获得的信号噪声失真比(SNDR)为90.06 d B,有效精度为14.66位,转换时间小于330μs,在5 V供电下功耗为0.317 m W.在保持sigma-delta ADC较高精度的同时,通过采用基于零点检测的电路减少了所需的外围电路,从而节省了面积.

关键词： sigma-delta模数转换器自给时钟过零检测电源管理

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用于无线传感的模拟信号处理和数据采集

用于无线传感的模拟信号处理和数据采集

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作者：徐琮辉复旦大学

学位级别：博士

随着现代人们对环境，安全及健康问题的目益关注，无线传感网络逐渐成为学界研究与业界开发的热点。这其中对传感节点研究尚处于萌芽阶段，还没有过系统的分析与设计。本文针对这个方向，宏观地对传感节点进行分类总结，而后对于两大类... 详细信息

随着现代人们对环境，安全及健康问题的目益关注，无线传感网络逐渐成为学界研究与业界开发的热点。这其中对传感节点研究尚处于萌芽阶段，还没有过系统的分析与设计。本文针对这个方向，宏观地对传感节点进行分类总结，而后对于两大类传感节点分别给出了设计方案和电路结构，并分析了电路设计时的各方面权衡，给出设计实例。论文首先对无线传感网络进行介绍，叙述了其基本概念和应用环境，对组成无线传感网络硬件的三部分子系统进行了分别的功能描述。其次，对无线传感网络中的传感节点进行了详细分析，根据电路结构特征提出了性能衡量指标FOM，依照应用环境的不同将传感节点分为功耗优先与精度优先两种，并分别给出了设计方案和电路结构。而后，以温度传感节点作为功耗优先传感节点设计方案实例，依照之前提出的设计方法与电路结构，分析温度传感模拟前端误差模型，实现提出的差值测量方式；分析了低通模数转换器的选择与设计，基于sigma-delta模数转换器理论、建立过程、非理想因素、功耗和电路噪声的总结论述，提出了一整套基于功耗优化的sigma-delta调制器设计流程，理论上证明了这套功耗优化设计流程可实现目前已发表最高性能sigma-delta模数转换器的指标，并给出其最大效用范围，以此为指导实现了10bit单环两阶sigma-delta模数转换器。同时，以生物医疗传感节点作为精度优先传感节点设计方案实例，同样按照之前提出的设计方法与电路结构为依据，介绍了作为生物医疗传感模拟前端的电极输出信号特征；分析了预处理模块电路，完成了预想的将微弱生物医疗传感信号加载到高频再放大的处理方案，成功克服了1／f噪声带来的影响，体现出极高精度的设计思路；分析了带通sigma-delta调制器噪声传递函数零点优化和环路稳定性，完成了功耗优化sigma-delta调制器设计流程，添加噪声传递函数零点优化方案，设计出单环四阶带通81dB动态范围sigma-delta调制器。最后，对温度传感节点进行了流片测试，并将测试结果与已有文献做了比较，证实了功耗优先传感节点设计方案的有效性；将生物医疗传感节点流片测试结果与已有文献做比较，证实了精度优先传感节点设计方案的有效性。

关键词：无线传感网络温度传感器生物医疗传感器混频器 sigma-delta模数转换器射频识别

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三相电网多功能测试仪的开发

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冶金自动化 2004年第S1期28卷 206-209页

作者：廉小亲吴叶兰北京工商大学信息工程学院北京100037

采用ATMEL公司基于DSP技术的电能计量专用芯片组及AVR 8515单片机的设计方案,实现对三相交流电参数如各相电压、电流、功率因数、有功及无功功率、视在功率,频率及三相有功、无功功率和电能的实时检测与计量,探讨了测试仪计量误差产生... 详细信息

采用ATMEL公司基于DSP技术的电能计量专用芯片组及AVR 8515单片机的设计方案,实现对三相交流电参数如各相电压、电流、功率因数、有功及无功功率、视在功率,频率及三相有功、无功功率和电能的实时检测与计量,探讨了测试仪计量误差产生的原因,列出了其测试结果,准确度达0.5级,可广泛应用于三相电网的实时监测.

关键词： DSP 单片机 sigma-delta模数转换器

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高精度sigma-delta A/D转换器的设计与研究

高精度Sigma-Delta A/D转换器的设计与研究

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作者：徐子轩北京交通大学

学位级别：硕士

航天科技的快速发展对电子器件的可靠性提出了新的要求。空间辐射损伤是电子器件失效的主要因素之一。本论文主要针对应用于空间的高性能sigma-delta模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)设计展开,并探讨了抗辐射加固等问题。... 详细信息

航天科技的快速发展对电子器件的可靠性提出了新的要求。空间辐射损伤是电子器件失效的主要因素之一。本论文主要针对应用于空间的高性能sigma-delta模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)设计展开,并探讨了抗辐射加固等问题。主要分为以下3个部分:1、16位抗辐射sigma-delta调制器。为得到更精确的模型,利用MATLAB对非理想系统进行建模分析。采用的单环前馈四阶结构的有效位数达到16.89 位。采用了 0.18μm 绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator,SOI)工艺实现了 sigma-delta调制器电路与版图。核心模块包括:运算放大器、开关电容积分器、加法器、量化器、时钟生成电路与时钟驱动等。版图面积为550μm×845μm。电路经后仿真,在2kHz带宽处噪底为-116dB,ENOB达到16.31位,动态范围大于100dB,满足设计规范。2、两种抗辐射带隙基准加固电路。第一种是通过三极管发射极电压与输出电压的比例运算来消除三极管基极泄漏电流导致的误差。第二种是利用NPN三极管电路吸收PNP三极管辐射后产生的基极泄漏电流,稳定带隙基准输出。以上两种加固方法均具有较好的抗辐射加固效果并通过仿真加以验证。3、sigma-delta数字抽取滤波器。数字抽取滤波器采用4级结构,依次为:CIC滤波器、CIC补偿滤波器、第一级半带滤波器与第二级半带滤波器。并将FIR滤波器结构中的乘法器改进为布斯算法乘法器,能够减小对系统时钟的需求。并进行了仿真验证,可以实现较好的降采样与滤波效果。

关键词： sigma-delta模数转换器抗辐射 SOI 带隙基准数字抽取滤波器

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用于MEMS加速度计的高精度sigma-delta ADC的研究与设计

用于MEMS加速度计的高精度Sigma-Delta ADC的研究与设计

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作者：李明昊中国电子科技集团公司电子科学研究院

学位级别：硕士

随着科技的进步和发展,MEMS惯性器件因其低成本、高精度、微型化、易集成等优点,已经广泛应用于现代社会的各个领域。ADC作为MEMS惯性器件中重要的模拟接口电路组成部分,影响着整个MEMS惯性器件的性能。其中,sigma-delta ADC通过采用过... 详细信息

随着科技的进步和发展,MEMS惯性器件因其低成本、高精度、微型化、易集成等优点,已经广泛应用于现代社会的各个领域。ADC作为MEMS惯性器件中重要的模拟接口电路组成部分,影响着整个MEMS惯性器件的性能。其中,sigma-delta ADC通过采用过采样技术和噪声整形技术可实现很高的转换精度,非常适合应用于高精度惯性器件中。因此,开展对高精度sigma-delta ADC的研究,对提高惯性器件的性能非常有意义。本文设计了一个应用于MEMS加速度计的高精度sigma-delta ADC。首先介绍了sigma-delta ADC的原理,然后分析比较了几种典型sigma-delta调制器结构的特点。本设计中sigma-delta调制器选用5阶单环一位量化结构,过采样率为128,采样频率为500k Hz,信号带宽为1.98k Hz。针对高阶CIFF结构中求和通路过多的问题,对传统CIFF结构的前馈通路进行了调整,减少了寄生电容对求和通路的影响,提高了系统的稳定性。之后对调制器的主要非理想性进行了分析、建模和仿真验证,并在电路设计时采用自举开关、斩波放大器、低噪声高速动态比较器等方案,以减少非理想因素对电路系统的影响。数字降采样滤波器采用五阶CIC与三阶IIR级联的方案,并在仿真软件中完成了滤波器设计。最后在电路设计工具中完成了电路和版图的设计与仿真验证。后仿真结果表明,sigma-delta调制器的信噪失真比达到了116.5d B,无杂散动态范围为124.9d BFS。本文设计的sigma-delta ADC,基于0.18 m BCD工艺进行了流片。在3.5V电源电压、500k Hz采样频率下,有效位数达到了19.06位,无杂散动态范围约为123d BFS,整体sigma-delta ADC的功耗为3.5m W。搭载自主研发的MEMS加速度计结构进行整体性能测试。结果显示,MEMS加速度计的零偏稳定性约为1mg_n,在±1g_n量程内的标度因数非线性在60ppm以内,满足高精度应用需求。

关键词： MEMS加速度计 sigma-delta模数转换器噪声整形

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非制冷红外焦平面阵列片上sigma-delta数字滤波器设计研究

非制冷红外焦平面阵列片上Sigma-Delta数字滤波器设计研究

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作者：潘桃莉电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,非制冷红外焦平面阵列在军用和民用领域越来越具有市场潜力,同时成像系统从多功能模块集成向单片集成发展,因此片上集成ADC成为研究热点。片上集成ADC不仅可以简化接口,还可以直接输出数字信号,避免模拟干扰,从而提高系统性能。... 详细信息

近年来,非制冷红外焦平面阵列在军用和民用领域越来越具有市场潜力,同时成像系统从多功能模块集成向单片集成发展,因此片上集成ADC成为研究热点。片上集成ADC不仅可以简化接口,还可以直接输出数字信号,避免模拟干扰,从而提高系统性能。本文选择sigma-delta ADC作为片上ADC的结构,重点研究其中的数字滤波器的设计。通过优化设计,降低数字滤波器的面积和功耗,进而提高ADC的性能。本文针对2-1级联sigma-delta调制器,设计了数字滤波器。其主要设计要求包括:通带截止频率20 KHz,最大通带波纹0.001 dB,最小阻带衰减85 dB,输出位宽14 bit,输入速率5.6448 MHz,输出速率44.1 KHz,降采样率128倍。设计中采用Matlab、Synplify、Quartus II、Modelsim等自动化设计软件联合设计,简化了设计过程的迭代;滤波器的实现采用多级级联方式,在保证性能的前提下,减小硬件开销;在系统整合过程中,对设计进一步优化以增强系统的鲁棒性。设计经过Matlab系统级设计与仿真验证,确定硬件结构;用Verilog硬件描述语言进行设计,经过Synplify、Quartus II编译综合,最终得到寄存器传输级实现以及门级映射;最后使用Matlab、Modelsim对整个系统联合测试验证。测试结果表明,数字滤波器最大通带纹波0.0009 dB,最小阻带衰减85.21 dB,达到了设计要求。

关键词：非制冷红外焦平面阵列读出电路 sigma-delta模数转换器数字滤波器

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sigma-delta ADC中数字抽取滤波器的研究与设计

Sigma-Delta ADC中数字抽取滤波器的研究与设计

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作者：姜蓓莉北京化工大学

学位级别：硕士

随着集成电路和通信技术的快速发展,越来越多的研究聚焦在对sigma-delta模数转换器上。sigma-delta模数转换器的结构主要包括调制器和数字抽取滤波器两部分。调制器通过过采样技术和噪声整形技术,将信号带内的高频噪声转移到带外。数字... 详细信息

随着集成电路和通信技术的快速发展,越来越多的研究聚焦在对sigma-delta模数转换器上。sigma-delta模数转换器的结构主要包括调制器和数字抽取滤波器两部分。调制器通过过采样技术和噪声整形技术,将信号带内的高频噪声转移到带外。数字抽取滤波器则负责对量化后的数字信号进行滤波操作以及相应的降采样工作。由于数字抽取滤波器的结构直接影响到整个滤波器的面积和功耗,对数字滤波器部分的设计提出更高的要求。本文在分析sigma-delta ADC以及数字抽取滤波器工作原理的基础上,根据提出的性能指标需求,设计了 256倍降采样的三级数字滤波器结构。第一级采用CIC滤波器实现128倍的降采样工作,降低电路工作频率,从而降低后级电路工作量。对级联CIC滤波器结构进行优化设计,采用四相结构提高采样速率和数据处理速率,减少后级滤波器的运算工作量。第二级采用补偿滤波器结构,对第一级滤波器产生的通带衰减问题进行相应的补偿,并进行结构的优化设计,减少数字滤波器的面积消耗。最后一级采用并行结构的半带滤波器,完成进一步的降采样操作以及对应的滤波工作。本课题的数字抽取滤波器实现了输入信号频率12.288MHz,输出频率48KHz,通带波纹0.05dB,阻带衰减为65dB的性能指标。在三阶调制器生成的数字信号的基础上,通过对数字抽取滤波器进行建模以及对半带滤波器系数和时钟分频模块的设计,对本文设计的数字抽取滤波器进行基于Simulink的系统级仿真和基于Modelsim的RTL级仿真验证。通过仿真结果的频谱分析,验证了本文设计的数字抽取滤波器结构的可行性,实现了 256倍降采样工作。

关键词： sigma-delta模数转换器数字抽取滤波器降采样

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sigma-delta ADC中降采样数字滤波器的研究与设计

Sigma-delta ADC中降采样数字滤波器的研究与设计

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作者：任雪西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年由于集成电路(Integrated circuits,ICs)和数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)技术快速发展,模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)作为数模系统与外界之间不可或缺的接口电路,得到了越来越多的关注,并且在无线通... 详细信息

近年由于集成电路(Integrated circuits,ICs)和数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)技术快速发展,模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)作为数模系统与外界之间不可或缺的接口电路,得到了越来越多的关注,并且在无线通讯等行业中逐渐成为人们研究的焦点。基于过采样技术和噪声整形技术的sigma-delta ADC具有较高的精度和信噪比,因而被广泛应用在集成电路的很多领域中。sigma-delta ADC由sigma-delta调制器和降采样数字滤波器组成,sigma-delta调制器决定了整个sigma-delta ADC系统的转换精度,降采样数字滤波器则决定了系统的功耗和面积。因此想要减小整个系统的尺寸和功耗,能够设计出一种低功耗、低面积、高集成度的降采样数字滤波器显得非常必要。主要研究成果和创新内容如下:***-delta ADC基本原理和结构的研究。首先简单介绍了基本ADC的原理和结构,然后重点阐述了sigma-delta ADC的工作原理、实现结构、性能指标以及关键技术。***-delta调制器的原理结构和性能仿真分析。首先采用matlab软件搭建四级单环1位CIFB(Cascade-of-Integrator-Feed-Back)结构的sigma-delta调制器,根据ADC系统的设计要求确定结构参数后,进行了系统仿真。该调制器的输出频率为81.92MHz,过采样率为128,信噪比为116.9dB,精度达到19.3bits,仿真结果表明其噪声整形效果良好。3.降采样数字滤波器基本原理与结构的设计研究。首先介绍了降采样数字滤波器的原理结构,然后根据原理分析设计一款降采样数字滤波器,该降采样数字滤波器采用多级级联结构,整个结构共分为三级:第一级为CIC抽取滤波器,用来实现主要的功能;第二级为CIC滤补偿波器,用来补偿CIC抽取滤波器的通带衰减,同时对信号实现2倍抽取,第三级为半带滤波器,用来调整滤波器的阻带衰减和过渡带宽度,同时也对信号实现2倍抽取。4.降采样数字滤波器的设计与仿真。针对ADC系统的技术要求和sigmadelta调制器的设计指标,确定降采样数字滤波器的输入频率81.92MHz,输出频率640kHz,抽取倍数为128。采用Matlab软件中的Simulink工具建立了降采样数字滤波器的模型,并进行了系统仿真。结果表明设计的降采样数字滤波器性能良好。5.降采样数字滤波器的硬件实现。采用Verilog HDL对降采样数字滤波器进行描述,在Modelsim中进行系统的功能仿真,结果表明经降采样数字滤波器后采样频率变为奈奎斯特频率。然后使用EDA工具Design Compiler对代码进行逻辑综合并进行静态时序分析,结果表明该降采样数字滤波器满足设计要求。最后采用Encoumter进行布局布线,生成了降采样数字滤波器的版图。

关键词： sigma-delta模数转换器 sigma-delta调制器降采样数字滤波器级联积分梳状

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18位sigma-delta调制器的研究与设计

18位Sigma-Delta调制器的研究与设计

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作者：张敏电子科技大学

学位级别：硕士

sigma-delta模数转换器(ADC,Analog-to-Digital Converter)有着非常广的应用范围,从低频高精度的数据转换器(像数字音频电路、传感器接口电路及仪器等),到中等精度的宽带无线通讯系统(像软件无线电直接转换收发器、数字中频接收机等)。... 详细信息

sigma-delta模数转换器(ADC,Analog-to-Digital Converter)有着非常广的应用范围,从低频高精度的数据转换器(像数字音频电路、传感器接口电路及仪器等),到中等精度的宽带无线通讯系统(像软件无线电直接转换收发器、数字中频接收机等)。功耗是这些应用主要关注的性能指标。虽然不同的应用领域可能会使用到不同的sigma-delta调制器结构,但是它们未必能够在功耗上达到最优。其中的原因是很难将多种多样的调制器结构的参数(例如,带宽、精度、过采样率等)与它们的功耗相互联系起来。因此,本文的目的是提出一种能够建立这些调制器结构的参数与它们的功耗之间联系的方法,并将这种联系用于sigma-delta ADC的设计来实现功耗最小化。由于调制器的结构参数和它们的功耗与实际调制器电路中存在的非理性因素(例如,时钟抖动、开关电容热噪声、运算放大器的有限增益等)紧密相关,所以它们之间的联系可以通过分析这些非理性因素建立起来。本文通过这些非理性因素的分析推导得出一个可用于直接挑选出功耗最优结构的公式,使用挑选出的优化结构进行的设计将能够达到调制器结构的参数与它们的功耗之间的最好的折中。另外,由于最优化的结构是直接被挑选出来的,所以也大大减少了完成sigma-delta ADC的设计所消耗的时间。为了验证本文推导得出的公式的可行性,这里首先利用它选出一个相对优化的调制器结构用于完成一款18位sigma-delta调制器设计。这款18位调制器的电路使用实验室现有的标准0.25μm工艺来实现,它要求的输入信号带宽是1kHz。最后的仿真结果表明,设计出来的调制器的动态范围达到116.8dB,有效位数达到19.12位,在5V的电源电压下消耗的功耗为425μW。这些仿真结果与上面通过公式估计得到的参数基本一致。本文的最后引入了一种品质因数,通过它可以将此次设计出来的18位调制器于其他结构的调制器进行比较,结果表明上面挑选出的最优化的结构能够达到了最好的折中。

关键词： sigma-delta模数转换器调制器功耗 18位

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