检索结果-内蒙古大学图书馆

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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开关电容电路符号化分析方法及其在故障建模和sigma-delta ADC SNR快速计算中的应用

开关电容电路符号化分析方法及其在故障建模和Sigma-Delta ADC SN...

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作者：程建东上海交通大学

学位级别：硕士

开关电容电路是一类重要的基础模拟电路，如可以用来实现高精度sigma-delta模数转换器。但由于其离散时间特性，使得频域分析比较困难。本文应用双图决策图符号化分析方法，通过引入开关电容的符号化等效模型，将离散时间开关电容电路... 详细信息

开关电容电路是一类重要的基础模拟电路，如可以用来实现高精度sigma-delta模数转换器。但由于其离散时间特性，使得频域分析比较困难。本文应用双图决策图符号化分析方法，通过引入开关电容的符号化等效模型，将离散时间开关电容电路转化为连续时间线性电路，从而进行符号化分析。我们应用开关电容电路符号化分析解决了两个问题。第一个问题是开关电容电路的符号化故障建模。通过实现双图决策图上的极限操作，开关故障可以通过对开关元件对应的符号变量取极限建模，从而可以方便地进行故障仿真。解决的第二个问题是开关电容sigma-delta模数转换器的SNR快速计算。在开关电容电路符号化分析的基础上，对于开关电容电路实现的sigma-delta模数转换器，我们实现了其信号环路传输函数的符号化分析，并利用泰勒近似，实现了信噪比的快速计算，建立了信噪比与电路元件参数的映射，从而可以实现信噪比偏移分析及优化。本文给出了偏移分析和基于模拟退火算法的优化探索的结果。

关键词：符号化分析方法双图决策图开关电容电路 sigma-delta模数转换器信噪比偏移分析模拟退火

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用于锂电池电量检测的增量型sigma-delta调制器研究

用于锂电池电量检测的增量型Sigma-Delta调制器研究

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作者：杨瑾浙江大学

学位级别：硕士

随着锂电池在电子设备应用越来越广泛,其电量的精确检测显得尤为重要,这就需要更为精确的模数转换器。锂电池电量检测涉及直流信号的检测,且模数转换要求高达14bit以上,使得传统的模数转换器(包括sigma-delta模数转换器)无法满足要求。... 详细信息

随着锂电池在电子设备应用越来越广泛,其电量的精确检测显得尤为重要,这就需要更为精确的模数转换器。锂电池电量检测涉及直流信号的检测,且模数转换要求高达14bit以上,使得传统的模数转换器(包括sigma-delta模数转换器)无法满足要求。因此一种专门用于直流高精度检测的增量型sigma-delta模数转换器被广泛应用在这一领域。论文主要针对增量型sigma-delta模数转换器的模拟部分(即sigma-delta调制器)及其后继滤波器展开研究和设计。在此采用自顶向下的设计思想,即从系统的结构选择到系统建模,以确定各模块的性能。考虑到增量型sigma-delta调制器的主要模拟模块设计要求不高,论文主要针对系统级设计进行讨论。论文经过比较选择三阶前馈单比特量化的调制器结构,这是因为对于直流检测,单比特有较好的线性度；而前馈结构更适合增量型sigma-delta模数转换器本身的要求。同时论文还结合各非理想因素对调制器结构进行优化。对于调制器后级级联滤波器,论文对算法进行了改进,给出了一种较高效的加权平均技术,并在Matlab/Simulink下进行了建模仿真。最后论文还讨论了核心模块电路—运算放大器的设计,给出了各主要指标的理论公式推导,以及相应的仿真结果。整个系统在TSMCO.35um工艺下进行仿真,其电源电压为1.8V,带宽为256Hz,采样频率为32M,得到14.56bit的分辨率。

关键词： sigma-delta模数转换器开关电容锂电池增量型

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sigma-delta ADC数字抽取滤波器的设计与优化

Sigma-Delta ADC数字抽取滤波器的设计与优化

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作者：尚文明电子科技大学

学位级别：硕士

模数转换器是现代模数混合电路的重要部件，除了静态和动态指标外，面积和功耗已经成为设计中首要关注的参数。由于采用了过采样技术，sigma-deltaADC可实现较高的信噪比和转换精度，因此被广泛的应用在生命探测仪、地震仪和陀螺仪等当... 详细信息

模数转换器是现代模数混合电路的重要部件，除了静态和动态指标外，面积和功耗已经成为设计中首要关注的参数。由于采用了过采样技术，sigma-deltaADC可实现较高的信噪比和转换精度，因此被广泛的应用在生命探测仪、地震仪和陀螺仪等当中。 sigma-delta ADC由sigma-delta调制器和数字抽取滤波器组成，并且其面积和功耗主要由数字抽取滤波器来决定。常用的数字抽取滤波器有级联积分梳状滤波器、FIR补偿滤波器和半带抽取滤波器。级联积分梳状滤波器工作在高采样频率下会消耗大量的功率，而FIR补偿滤波器和半带抽取滤波器需要大量的存储器来存储滤波器的系数，增加了面积的使用。为了解决上述问题，必须对滤波器的结构进行改进。本文的主要目的是设计一个低功耗和小面积的数字抽取滤波器来应用到sigma-deltaADC中。论文对传统的数字抽取滤波器的结构进行了改进，它由一个五级级联的级联积分梳状滤波器、一个FIR补偿滤波器和一个两级级联的半带抽取滤波器级联而成。其中级联积分梳状滤波器采用递归结构来减小功率的消耗;FIR补偿滤波器和半带抽取滤波器采用CSD编码技术对滤波器的系数进行处理来减少面积的使用。本文在0.18um的CMOS工艺下，实现了一个输入采样频率为1024kHz，输出采样频率为2kHz，输出位宽为18bits的数字抽取滤波器。仿真结果表明，在降采样倍数为512和工作电压为3.3V时，滤波器输出的有效位宽达到18.3位，信噪比达到110dB，功率消耗低于410mW，芯片的面积小于1.3x1.3mm。

关键词： sigma-delta模数转换器功耗面积数字抽取滤波器信噪比

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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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一种改进的适用于sigma-delta ADC的数字抽取滤波器

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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SMIC 0.35um工艺的sigma-delta ADC的设计与验证

基于SMIC 0.35um工艺的Sigma-Delta ADC的设计与验证

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作者：钟剑磷电子科技大学

学位级别：硕士

sigma-delta模数转换器(ΣΔADC)中采用了过采样和噪声整形技术两个关键技术,使得抗混叠要求非常低;加上信号频带内的量化噪声功率受到抑制,通过数字滤波器滤除信号频带外的高频噪声后,使得转换器的信噪比和动态范围得到提升,并且降低... 详细信息

sigma-delta模数转换器(ΣΔADC)中采用了过采样和噪声整形技术两个关键技术,使得抗混叠要求非常低;加上信号频带内的量化噪声功率受到抑制,通过数字滤波器滤除信号频带外的高频噪声后,使得转换器的信噪比和动态范围得到提升,并且降低了对模拟电路精度的要求。在对ΣΔADC原理深入研究的基础上,设计出一款基于SMIC 0.35um工艺的ΣΔADC,并运用可行有效的验证方法和仿真工具检验结果。首先,根据指标在Matlab\Simulink平台上设计行为级模型,对调制器的非理想因素进行建模,设计合理的放大倍数、摆率、频带以及抽取滤波器级数和降采样率,通过仿真验证后确定电路级设计的性能要求。其次,把所设计的调制器电路生成网表,采用Hspice进行仿真验证;将编写的抽取滤波器Verilog-HDL代码下载到现场可编程门阵列(FPGA)中进行综合电路,并且使用软硬件协同验证平台进行验证。在FineSim Pro上建立模数混合仿真平台,将调制器和抽取滤波器整合,仿真得出的最终信噪比达到设计指标。最后,基于SMIC 0.35um工艺,采用Cadence公司的Virtuoso Layout软件对调制器部分进行全定制版图设计;采用Synopsys公司的Design Compiler(DC)综合出抽取滤波器电路,并使用Astro完成抽取滤波器版图设计。版图都通过DRC和LVS检查。在深入研究ΣΔADC原理的基础上,采用有效的设计、验证方法和仿真工具对所设计的ΣΔADC进行验证。从结果中证明这种设计和验证的有效性、使用工具的合理性,大幅度的减少了仿真时间,缩短了设计周期。

关键词： sigma-delta模数转换器工艺仿真验证 Matlab\Simulink FineSim Pro

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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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高精度sigma-delta A/D转换技术研究与实现

高精度Sigma-Delta A/D转换技术研究与实现

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作者：何海龙电子科技大学

学位级别：硕士

sigma-delta模数转换器采用过采样和噪声整形技术,使得信带内的量化噪声功率受到抑制,并用数字滤波器来滤除带外的量化噪声和电路噪声,因此把负担转移到鲁棒性更强的数字电路。sigma-delta模数转换器在提高了转换器的信噪比和动态范围... 详细信息

sigma-delta模数转换器采用过采样和噪声整形技术,使得信带内的量化噪声功率受到抑制,并用数字滤波器来滤除带外的量化噪声和电路噪声,因此把负担转移到鲁棒性更强的数字电路。sigma-delta模数转换器在提高了转换器的信噪比和动态范围的同时,非常大程度上降低了对模拟电路精度的要求。相对于其他奈奎斯特数据转换器,由于其特有的高动态范围和鲁棒性,sigma-delta技术在低频、音频等众多领域有着非常广泛的应用。本文主要是基于“超高精度A/D转换器新结构研究”中的研究成果,阐述了sigma-delta技术的基本原理及高精度sigma-delta模数转换器设计的关键技术。在理论推算和仿真结果的基础上比较多种高精度sigma-delta转换器结构,指出了各种技术的局限性及其解决方案。本文设计了SIMULINK平台上sigma-delta模数转换器的行为级模型,不仅包含了理想调制器和滤波器的模型,还对实际电路特别是模拟电路的非理想特性进行了建模,借此分析实际电路对sigma-delta模数转换器的性能的影响,并通过仿真确定对各电路模块的性能要求。本文根据设计指标,通过对系统稳定性、信噪比、动态范围、带宽等性能的平衡,设计了信噪比和动态范围超过100dB sigma-delta模数转换器系统。依据行为级仿真结果,本文设计出了符合要求的晶体管级电路模块包括全差分运算跨导放大器、FLASH ADC(模数转换器)、开关电容积分器、FLASH DAC(数模转换器)、DWA(Data Weighted Averaging)电路、时钟生成电路。通过HSPICE进行晶体管级仿真,并通过MATLAB对晶体管级仿真结果进行分析,仿真结果显示调制器能够达到设计要求并与行为级仿真的结果较为接近,证明了行为级仿真的必要性和有效性。

关键词： sigma-delta模数转换器行为级模型调制器动态范围

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