文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
Delta-Sigma数模转换器的理论与设计
姓名:杜辉
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:张玉明
20080101
摘要△一∑数模转换器的核心技术是过采样和噪声整形技术。相比传统类型的而言,△一∑闹饕S攀朴幸韵录父龇矫妫浩涫只匦员阌谑迪智度胧郊成;其简单工艺使得它在成本方面也具有一定的优势;此外,其固有的线性以及对差分非线性和背景噪声的不敏感特性,使得系统可以实现很高的信噪比。最重要的是,它可以达到其它类型的薹ù锏降木ǘ群投段А△一∑数模转换器的主要功能模块包括过采样滤波模块、△一∑调制器和转换单元。由于本文的工作是建立在实现方式的基础上,其转换单元需要另外的模拟电路搭建,因此本文主要针对过采样滤波模块和△一∑调制器进行研究。本文设计的过采样滤波模块采用三个半带滤波器和一个瞬ㄆ骷读6桑具有良好的通带和阻带特性,最终实现了倍的采样率提升。同时,对于三个半带滤波器,均采用双相结构实现,并对其位系数进行了嗦氪恚坏把定点常系数的乘法运算转化为移位相加,而且还大幅度降低了加法蚣醴的运算次数,达到了提高运算速度、降低功耗、减小面积的多重目的。由于不稳定性因素的存在,高阶△一∑调制器的设计与实现一直存在比较大的难度。本文综合大量文献中的经验原则和方法,详细阐述了稳定的高阶、高精度△一∑调制器的设计过程。并以此为依据,最终采用结构,设计并实现了阶、倍过采样、忍氐髦频摹饕弧频髦破鳌T谏杓乒讨校ü呕髦破髟声传递函数的零、极点,使信噪比获得了大约的提高;在电路实现上,本方案通过在控制数据流动的状态机中安排必要的运算时序,复用了加法器和乘法器,使加法器和乘法器的数目均从个降低到觯跎倭舜罅康脑怂愕ピ#艽蟪度的减少了电路的复杂性。经验证,该设计克服了高阶△一∑调制器特有的不稳定因素,并且信噪比和动态范围均超过件下得到硬件实现和验证。关键字:数模转换器过采样髦破本文设计的△一∑丫贏镜腃系列器
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导师签名:寻雌本人签名:越鲤本人签名:盔饧耀日期半亟刈本学位论文属于保密,在一年解密后适用本授权书。西安电子科技大学学位论文独创性虼葱滦声明关于论文使用授权的说明秉承学校严谨的学分和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别宓蟊以标注和致谢中所罗列的肉容以外,论文中不包含其他入已经发表或撰写过的磷究成果;也不包含为获得谣安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切的法律责任。本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期闻论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再攥写豹文章一律署名单位为谣安电子科技大学。C艿穆畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑甓并表示了谢意。
第虑把仅仅相当于尼个电子存储在矿的电容上所产生的电压,残∮诘湫偷腗运ā艱的研究背景弧艱的发晨数模转换器絫珼鞘迪质中藕诺侥D庑藕对于传统的主要为权电阻型、梯形电阻型、开关电容型及并联型等无论采用何种结构,主要都是采用奈奎斯特裳氏碌哪D獾缏防词现,虽然实时性缀好,但是对电路的设计和制造工艺要求很高。在高分辨率的情况下,转换结果受电阻或者电流单元精度的影响变得尤为明显。例如,在的参考电压下,要实现~个位精度的湓市淼淖畲笪蟛约为/,放的输入热噪声。这样一来,就需要使用更好的工艺,来减小集成电路制造过程中电阻或者电流源的偏差,有时候在后期甚至需要对电阻进行激光修正,这无疑大大增加了成本4酥眨诖矰的输出端,往往要采用复杂的高阶重构滤波器来平滑信号,这进一步增加了工艺难度和产品成本。基于上述原因,采用过采样和噪声整形技术的△一∑诟呔ǘ群椭械退俚氖转换应用中,逐渐取代传统数模转换器。杰一∑汛蟛糠肿;还套R频绞钟蚪谐恚淙辉黾恿耸值缏的规模,但是由于数字部分输出的数据码流字长很短ǔN猯比特虼四D部分可以只用一个位数很低的简单疉转换单元构建;同时,大部分的数字电路可以采用标准的数字工艺实现,也相应的降低了剩造成本。综上所述,△一∑啾却车哪慰固芈蔇,其优势主要表现为精度高、成本低、易于与大规模数字系统进行单片集成等。热擞晏岢龅模淠康脑谟诩跎傩旁编码长度。随后,于年首次提出了噪声整形的概念,并于年获得专利。年,热苏攵訡南低辰徊教岢隽舜R弧频髦破鳎进了髦破髦泄氐缪狗人嫘藕牌德氏陆档奶匦裕⑶醮谓虾玫夭髁嗽肷形和过采