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用于锂电池电量检测的增量型Sigma-Delta调制器研究

作　者: 杨瑾
导　师: 赵梦恋
学　校: 浙江大学
专　业: 电路与系统
关键词: Sigma-Delta模数转换器开关电容锂电池增量型
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 11次
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内容摘要

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。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
目录  8-10
图目录  10-12
表目录  12-13
第1章引言  13-19
  1.1 技术现状与发展趋势  13-17
  1.2 研究内容和目标  17
  1.3 内容安排  17-19
第2章增量型SIGMA-DELTA ADC概述  19-28
  2.1 SIGMA-DELTA基本原理  19-22
  2.2 增量型SIGMA-DELTA基本原理  22-27
  2.3 小结  27-28
第3章增量型SIGMA-DELTA ADC系统设计  28-41
  3.1 系统拓扑设计  28-32
  3.2 系统参数设计  32-33
  3.3 系统整体优化  33-40
  3.4 小结  40-41
第4章增量型SIGMA-DELTA ADC后级滤波器设计  41-47
  4.1 传统的计数器模型  41-43
  4.2 改进的计数器模型  43-46
  4.3 小结  46-47
第5章模块电路设计及系统仿真  47-56
  5.1 运算放大器及其共模反馈电路  47-50
  5.2 动态比较器  50-52
  5.3 时钟电路  52
  5.4 整体系统仿真  52-54
  5.5 小结  54-56
第6章结论与展望  56-57
参考文献  57-59
攻读学位期间发表的论文  59

用于锂电池电量检测的增量型Sigma-Delta调制器研究

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