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应用于G.712语音编码和地震信号监测的∑△调制器

作　者: 韩丹丹
导　师: 杨华中
学　校: 清华大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: ΣΔ调制器 模数转换器 开关电容 运算放大器 斩波技术
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 13次
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内容摘要


在混合信号系统中,模数转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC)是非常关键的模块。过采样ADC通过过采样技术,将基带中的量化噪声功率降低(特别是当采样频率比基带频率大很多时),提高了基带内的信噪比,达到了增加转换器的有效量化位数的目的。ΣΔADC除了应用过采样技术之外还应用了噪声整形技术来进一步提高基带内信噪比,它可以通过简单的、对精度要求不高的数字电路工艺实现。设计并实现了一个应用于G.712语音编码ΣΔ调制器,设计信号带宽4KHz,有效精度16比特,峰值SNDR达到105dB。该设计采用全差分开关电容积分器和动态比较器级联实现二阶单比特结构的ΣΔ调制器,模拟结果显示:调制器使用0.18μm CMOS工艺,核心面积340×160μm2,在1.8V工作电压和2MHz采样率下的动态范围达到107dB,总功耗约为165.6μW。设计并实现了一个应用于地震信号监测的ΣΔ调制器,设计信号带宽100Hz,有效精度20比特,峰值SNDR达到125dB。调制器采用基于斩波技术的全差分积分器、普通开关电容积分器和预放大动态比较器级联实现二阶单比特结构的ΣΔ调制器。前仿结果显示:调制器采用0.18μm CMOS工艺,在工作电压3.3V、采样频率1.024MHz的条件下,动态范围达到131dB,调制器功耗约为1.4mW。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 引言  8-12
  1.1 模数转换器（ADC）的应用背景及ΣΔADC 发展历程  8-9
  1.2 ΣΔADC 的优势及发展现状  9-10
  1.3 本文的主要工作及意义  10-11
  1.4 论文的内容安排  11-12
第2章 ΣΔADC 设计概论  12-20
  2.1 本章引论  12
  2.2 相关概念  12-13
  2.3 系统结构  13
  2.4 ΣΔ调制器工作原理  13-19
    2.4.1 量化噪声  14-16
    2.4.2 过采样  16-17
    2.4.3 噪声整形  17-19
  2.5 本章小结  19-20
第3章 应用于G.712 语音编码的16 比特ΣΔ调制器  20-39
  3.1 本章引论  20
  3.2 设计指标及系统结构确定  20-21
  3.3 电路设计与实现  21-34
    3.3.1 开关电容积分器的设计  22-28
    3.3.2 比较器的设计  28-30
    3.3.3 时钟产生电路的设计  30-32
    3.3.4 开关设计  32-34
  3.4 前仿结果  34-35
  3.5 版图设计  35-36
  3.6 后仿结果  36-38
  3.7 本章小结  38-39
第4章 应用于地震信号监测的超高精度ΣΔ调制器  39-59
  4.1 本章引论  39
  4.2 设计指标  39-40
  4.3 ΣΔ调制器结构选取  40-41
  4.4 积分器系数确定  41-43
  4.5 采样电容值确定  43-44
  4.6 电路设计与实现  44-56
    4.6.1 关键技术与设计难点——1/f 噪声消除技术  44-49
    4.6.2 开关电容积分器的设计  49-52
    4.6.3 比较器的设计  52-54
    4.6.4 时钟产生电路的设计  54-56
  4.7 前仿结果  56-58
  4.8 本章小结  58-59
第5章 ΣΔ调制器的测试  59-67
  5.1 本章引论  59
  5.2 测试方案设计  59-60
  5.3 测试电路实现  60-64
    5.3.1 单端→差分信号转换电路  60-61
    5.3.2 电源电压产生电路  61-62
    5.3.3 偏置电压产生电路  62
    5.3.4 偏置电流及时钟产生电路  62-63
    5.3.5 测试板与测试平台  63-64
  5.4 测试现象及原因分析  64-65
  5.5 本章小结  65-67
第6章 结论  67-69
  6.1 本文的主要工作  67
  6.2 展望  67-69
参考文献  69-71
致谢  71-72
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理
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