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32通路16位电流输入AD转换器-系统前端以及串口设计

作　者: 覃译霄
导　师: 李晓光
学　校: 北京交通大学
专　业:
关键词: ∑-△(Sigma delta)模数转换 Sigma delta调制器 信噪比 积分 配置 同步串行接口
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 8次
引　用: 0次
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内容摘要


相对于其他模数转换器,过采样∑-△(Sigma delta)模数转换器具有抗干扰能力强,高分辨率,高精度,低成本的优势。而在模拟信号转换成数字信号处理中,转换精度是体现一个模数转换器性能优劣的重要指标。∑-△(Sigma delta)模数转换器采用标准CMOS工艺,对模拟部分精度要求较低,通过提高数字部分电路的复杂度来降低对模拟部分的要求,从而将设计重点从元件的精度转换到元件的速度上来,这样就克服了元件本身所引起的限制,在精度上实现很大的突破。本文主要设计了一个32路16位电流输入∑-△(Sigma delta)模数转换器的前端积分部分,控制部分以及输出的同步串行接口部分。论文从∑-△(Sigma delta)模数转换器的结构与原理入手,介绍了AD转换器前端积分电路,∑-△(Sigma delta)调制器,数字滤波,串行接口等各部分之间的联系。在前端积分部分,分别设计了参考电压源与积分电路,达到提供+4.096V参考电压以及积分时间166.5μs到1s可调性的设计要求,并利用Multisim对电路进行了仿真验证。控制部分主要是通过设计配置寄存器来实现对整个模数转换器的系统时钟,系统重置,以及积分电路中两个积分器交替转换的控制。最后是模数转换器输出部分的同步串行接口,利用Verilog语言,采用缓存串行转并行的数据,然后通过选择器依次选择输出,输出前通过并行转串行的设计思想来实现32路16位数据每一路依次输出。对编写的Verilog代码通过ISE进行了功能仿真,并在Candence里完成了综合、布局布线、时序分析、后仿真等。最后结果表明：在前端积分电路部分,通过在每条通路设计两个积分器来实现不间断转换的设计要求,电路仿真结果理想。同步串行接口部分设计思想也得到验证,能够实现将32路16位数字信号按从第一路到第三十二路每路16位顺序输出。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
第一章 引言  11-14
  1.1 绪论  11-12
  1.2 ∑-△(Sigma delta)模数转换器技术优势与发展历史  12-13
  1.3 论文结构安排  13-14
第二章 Sigma-delta模数转换器基本原理  14-29
  2.1 Sigma-delta模数转换器原理介绍  14-16
    2.1.1 模数转换器原理概述  14-16
    2.1.2 Sigma-delta模数转换器原理  16
  2.2 过采样与噪声整形  16-18
    2.2.1 过采样技术  17-18
    2.2.2 噪声整形技术  18
  2.3 Sigma-delta调制器  18-24
    2.3.1 一阶Sigma-delta调制器  18-19
    2.3.2 二阶Sigma-delta调制器  19-20
    2.3.3 高阶Sigma-delta调制器  20-22
    2.3.4 级联Sigma-delta调制器  22-24
  2.4 Sigma-delta调制器的性能参数  24-27
  2.5 其他调制器类型  27-28
    2.5.1 带通Sigma-delta调制器  27
    2.5.2 复数Sigma-delta调制器  27-28
    2.5.3 连续时间Sigma-delta调制器  28
  2.6 本章小结  28-29
第三章 系统前端模拟以及控制模块的电路实现  29-46
  3.1 系统整体结构  29-31
  3.2 前端积分电路实现  31-42
    3.2.1 前端积分电路概述  31-36
    3.2.2 前端积分电路积分电容  36-37
    3.2.3 运算放大器设计  37-39
    3.2.4 参考电压VREF  39-42
    3.2.5 频率响应  42
  3.3 控制模块的实现  42-45
    3.3.1 配置寄存器  42-45
    3.3.2 系统时钟与数据时钟  45
  3.4 本章小结  45-46
第四章 系统同步串行接口的实现  46-56
  4.1 同步串行接口整体结构  46-47
  4.2 同步串行接口实现与仿真  47-55
    4.2.1 串行转并行模块  48
    4.2.2 FIFO模块  48
    4.2.3 数据选择及并行转串行模块  48-49
    4.2.4 整体功能仿真  49-51
    4.2.5 整体DC综合  51-55
  4.3 本章小结  55-56
第五章 版图设计  56-57
第六章 结论  57-59
  6.1 本文的主要研究内容和结论  57
  6.2 本文还需要改进的地方  57-59
参考文献  59-62
附录A  62-66
作者简历  66-68
学位论文数据集  68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 数字电路 > 数模、数模转换电路
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