文档介绍：东南大学
硕士学位论文
CMOS 18bits低功耗Δ-∑ ADC的研究与设计
姓名:刘秋良
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:李文渊
20100306
摘要进入世纪以来,随着科技的进步和半导体产业的发展,便携式电子设备的市场迅速扩大。一些要求高精度的数据采集仪器、仪表,对功耗、性能和成本有严格的要求。信号采集中最关键的部分数据转换器,与仪器和设备的性能密切相关。目前国内饕R览到冢A舜进国内数据转换器事业的发展,研究和设计高精度低功耗哂兄匾5囊庖濉!鳎鞘迪指呔ǘ鹊凸腁的主要途径,本课题基于“旌闲藕殴ひ设计了一个、采样频率为的计量用开关电容△.。甖ā鳎频髦破骱褪致瞬ㄆ髁讲糠帧8葑远ハ蛳碌纳杓圃颍柚对△.∑调制器和数字滤波器进行建模,并对△.∑调制器进行行为级仿真确定相应的参数,利用中的ぞ呷范ㄊ致瞬ㄆ鞯慕峁购拖凳T诘髦破魃计中,采用双斩波结构,减小痜噪声以及失调噪声对△.∑调制器动态范围的影响,使用开关电容积分器设计减小了功耗。在数字滤波器设计中,使用一种简单数据转换方式,消除了直流偏置引起的梳状滤波器中积分器饱和现象,其中瞬ㄆ鞑捎玫怪结构,乘法器系数用码表示,采用公共因子优化方式减少了移位相加操作,节省了硬件消耗。定的输出,输出为二进制补码形式。输入频率为.,幅度为恼倚藕攀保瓻涑龅挠行П忍匚皇锏,静态功耗低于,版图面积小于关键词:低功耗,开关电容,过采样,噪声整形,抽取滤波器,半带滤波器厂商用到的数据转换器,电路仿真时,输入直流电压时,得到一个幸晃环盼稳
东南大学硕士学位论文
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东南大学硕士学位论文
第滦髀研究△.的背景和意义活的各个方面,如:消费电子、信息技术、通信、汽车、医疗等方面。随着微电子技术的发展,现在已经能够在一块芯片上集成几千万甚至上亿个骞堋0氲继特征尺寸的减小允许更高的工作频率,更低的功耗,能够在一块芯片上集成更多的功能块,使得整个系统可以在一块芯片上实现,也就是琒中际跫跎偌扑闶奔洹T赟中,一个趋势是把模拟部分和数字部分的边界步凶鼋涌尽可能向信号输入和输出的地方靠近。因此,拇蟛糠止δ苣?槭粲谑至煊颍庋鱿低晨梢约跣芯片面积、供电电压和功耗,并且随着特征尺寸的减小增加工作速度。模拟电路的使用受到严格的限制,如信号调制模块、滤波器和模数/数模转换器。除此之外,大部分数字处理和前期的信号数字化的发展趋势要求接口电路有更大的动态范围和更宽的带宽。在需要高精度高带宽的转换器与缏芳墒保捎谏杓迫嗽敝饕J褂檬工艺,因此没有额外的工艺来改善线性或者匹配,这些转换器必须工作在低电压,晶体管有相对较高的阈值电压。目前模数转换器主要有:并行比较⒒中虯、逐次逼近⒀蛊当换型⒘魉咝虯和,这些骶咛氐恪2⑿斜冉螦是模数转换器中转换速度最高的一种,同时它的缺点也很明显,其精度不能做得很高,工作电压较高,且需要较多比较器,功耗也较大,因此成本比较高。逐次逼近型往成本比较高,而且精度也不高。积分型淙痪ǘ瓤梢宰龅帽冉细撸亲;速度太低。压频变换型木ǘ瓤梢院芨撸呛突中虯一样,转换速度很陨系腁基本由模拟电路组成,而模拟电路的成本和精度都难以达到设计者的要求,而瓻哪D獾缏废喽约虻ィ加眯酒婊仙伲值缏茏龅礁叻直媛省D壳翱勺龅直媛剩移涑杀鞠喽越系停裳德试对洞笥谛藕诺哪慰固夭裳德剩够斓瞬ㄆ鞯拇浯斫洗螅因此设计难度小。同时,对模拟器件的匹配要求不高,易于制造;。猌伞鳎频髦破骱褪殖槿÷瞬ㄆ鞴钩桑魑!鳎菩湍J;黄鞯暮诵牟糠郑近十年来,微电子技术的快速发展带来了电子产品的巨大发展,已经影响到了生采用复杂的数字信号处理,低。△.∑型煌谝陨辖樯艿腁,主要表现在三个方面:部分占芯片面积较多;
国内外相关研究现状和发展状况瓻哦嚅浚芍毓狗较蚍⒄梗饨ḿù蟮慕档褪葑;,,奎童查堂堡主兰垡笙茎△.∑调制器的性能直接影响到转换器的精度,因此对△.∑调制器的研究和设计则显得非常重要。在技术中,△.∑调制器是实现高精度模数转换器的一种重要的方法。采用过采样技术和噪声整形技术对量化噪声进行调制,然后使用数字滤波器滤除信号带外噪声。在适当的过采样率下,能够达到很大的动态范围。国外在△.∑数据转换器走在前列,目前已经较为成熟。从时域来划分,有连续时间转换器功耗相对较低,其中较为典型的是开关电容△.∑调制器。实现了速度,精度和带宽的独特组合,非常适合于无线基础设施、医疗设备,以及对数据分辨率和带宽有严格要求的其他高性能设备。根据量化器来划分,有单比特量化器和多位量化器。还有根据系统的阶数制鞯母鍪来划分的。△.∑调制器的结构实现已经多样化。