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语音识别系统中模数转换电路的设计

作　者: 李华东
导　师: 余宁梅
学　校: 西安理工大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 逐次逼近模数转换带隙基准 CMOS 倒梯形R-2R电阻网络
分类号: TN912.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

模数转换器(ADC)是模拟系统与数字系统之间重要的接口电路。在深入研究ADC基本原理及类型、详细分析ADC主要性能参数的基础上,完成了特定人孤立词语音识别系统中的8位模数转化电路的设计。本设计采用了逐次逼近型的A／D转换器,该类型的A／D转换器具有结构简单,面积小,功耗低的优点,且能满足系统的转换精度和速度的要求。设计的逐次逼近型A／D转换器主要由采样保持电路,电压基准源,电流基准源,比较器,移位寄存器,数模转换器,数字编码器,控制电路等主要电路单元组成。本设计采用Chart 0.35μm RF 2P4M CMOS工艺,使用Cadence公司的Virtuoso Spectre工具完成了各个模块的设计及前期仿真。使用Cadence Virtuoso Layout-XL进行全定制版图设计,然后完成版图规则验证(DRC)、版图元器件和寄生参数提取(Extract)、版图与电路图一致性(LVS),最后进行了后期仿真验证。仿真结果表明电路的功能正确。设计的模数转换器的量化误差为0.4LSB,静态功耗为3.38mW,电路版图面积为400*471μm2。,达到设计要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 引言  7-10
  1.1 简介  7-8
  1.2 本论文的主要目的及内容  8-10
2 模数转换器的基本原理  10-20
  2.1 模数转换器的基本原理  10
  2.2 模数转换器的基本类型  10-19
    2.2.1 逐次逼近型(SAR)ADC  11-12
    2.2.2 闪烁型ADC(Flash ADC)  12-14
    2.2.3 流水线型ADC(Pipeline ADC)  14-15
    2.2.4 折叠插入式ADC  15-16
    2.2.5 积分型ADC  16-17
    2.2.6 过采样∑-△ADC  17-19
  2.3 ADC的总结以及结构选取  19-20
3 8位DAC的设计  20-32
  3.1 DAC总体结构设计  20-21
  3.2 单元电路设计  21-28
    3.2.1 电阻网络设计  21-22
    3.2.2 模拟电流开关设计  22-23
    3.2.3 运算放大器的设计  23-28
  3.3 电路的模拟仿真结果  28-32
    3.3.1 输出特性仿真  29-30
    3.3.2 建立时间  30-32
4 数字部分的电路设计  32-36
  4.1 逻辑单元的设计  32
  4.2 触发器的设计  32-33
  4.3 移位寄存器的设计  33-35
  4.4 数字逻辑单元的整体电路  35-36
5 模拟部分的电路设计  36-53
  5.1 采样保持电路的设计  36-38
    5.1.1 采样方法与采样定理  36
    5.1.2 采样保持电路的设计  36-38
  5.2 基准源电路的设计  38-48
    5.2.1 基准源的基本原理  38-39
    5.2.2 电流基准源的设计  39-40
    5.2.3 电压基准源的设计  40-48
  5.3 比较器的设计  48-53
    5.3.1 比较器结构  49
    5.3.2 比较器工作原理  49-53
6 版图设计及仿真  53-63
  6.1 版图的设计规则  53
  6.2 版图设计考虑因素与技术  53-55
    6.2.1 闩锁效应  53
    6.2.2 匹配  53-54
    6.2.3 保护环  54
    6.2.4 布局布线  54-55
  6.3 电路的版图  55-60
    6.3.1 运算放大器的版图  55-56
    6.3.2 基准源的版图  56
    6.3.3 比较器的版图  56-57
    6.3.4 数字逻辑部分的版图  57-58
    6.3.5 DAC的版图  58
    6.3.6 整体电路的版图  58-60
  6.4 电路的仿真与分析  60-63
7 结论  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-66

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