16位∑-△ADC模拟部分的研究与设计

论文摘要

随着电子技术的发展,模数转换对精度的要求越来越高,∑-Δ调制器结构成为迄今为止在数字VLSI技术中执行高精度AD转换最吸引人的方法。∑-Δ（sigma-delta）转换技术是建立在过采样、噪声整形和数字降频滤波器技术的基础上的,它采用过采样噪声整形技术实现高精度模数转换,和传统的Nyquist率模数转换器相比,它可以避免了对模拟电路性能指标和元器件匹配精度的较高要求,可以充分利用现代VLSI的高速、高集成度、低成本的优点。同时∑-Δ转换器采用DSP技术,其数字化特性可以使之集成到其他的数字芯片上,工艺不具有特殊性,这使它在成本方面也可以下降,优于其他AD转换器。本论文研究与设计的是一种16位∑-Δ转换器模拟部分电路,∑-ΔADC采用∑-Δ调制技术来实现模数转换。它主要是根据sigma-delta调制原理,设计出二阶sigma-delta调制器,调制器采用全差分开关电容电路实现。并根据系统结构特点优化电路结构,克服电路中存在的积分器非理想特性、比较器非理想特性、开关非零导通电阻、电路噪声等非理想因素。同时对模拟部分的每个模块进行了电路设计,其中包括CMOS运算放大器的设计、基准带隙的原理与设计、开关电容积分器的设计,还有比较器、两相非交叠时钟、反馈DAC等模块的电路结构和参数设计。本文中给出了通过cadence软件验证的各个模块和整体模块的彷真结果,实现了16位ADC的精度要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 课题研究的背景和意义
• §1.2 ∑-△ADC的优势
• §1.3 ∑-△ADC的最新进展
• §1.4 本论文结构
• 第二章 AD转换器及∑-△调制器原理
• §2.1 AD转换器
• §2.2 ∑-△ADC的原理
• 第三章 ∑-△ADC的结构设计
• §3.1 量化器的位数
• §3.2 过采样率和调制器阶数的确定
• §3.3 系统中非理想因素的分析
• §3.4 本章小结
• 第四章 运算放大器的电路设计及其彷真
• §4.1 CMOS运算放大器的原理
• §4.2 运算放大器的设计
• §4.3 本章小结
• 第五章 ∑-△ADC的模拟部分电路设计及其仿真结果
• §5.1 ∑-△调制电路及其仿真结果
• §5.2 开关电容电路的设计和仿真
• §5.3 带隙基准源的电路设计
• §5.4 其他辅助电路的设计
• §5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献