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24位高精度∑～△调制ADC数字部分的实现

作　者: 李姝
导　师: 张鹤鸣
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 过采样 Σ～Δ 调制器滤波器噪声整形
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

在多种ADC实现方法中,Σ～Δ实现方式得到了广泛应用。其最主要的优势在于采用DSP技术,因此其成本可以持续下降,同时其数字化特性可以使之集成到其它的数字芯片中,其工艺不具有特殊性。由于采用了较高的采样率进行低精度采样,所以其前端的抗混叠滤波器的要求很低,又无须采样保持电路,所以大大地降低了系统成本。本论文是在对Σ～ΔADC原理进行深入研究的基础上,提出了一种高精度Σ～ΔADC数字部分的解决方案。首先介绍了几种ADC的结构和工作原理,研究了Σ～Δ调制器和数字滤波器的实现,重点研究分析了梳状滤波器的实现方法和在Σ～ΔADC中的应用。然后完成了一款24位高精度Σ～ΔADC芯片设计,此芯片采用Σ～Δ过采样技术实现模数转换,通过后端的数字滤波器滤除高频噪声,并通过陷波模块去除公频噪声,输出24位串行数据。所做工作包括数字部分算法设计验证、RTL代码,系统仿真、FPGA验证、及后端仿真验证、静态时序分析。并在SMIC以0.35μm工艺流片,流片测试结果表明各项指标达到要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 背景和意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10-11
  1.3 本论文所作的工作  11-13
第二章 ADC基本理论研究  13-27
  2.1 传统ADC实现方式  13-16
    2.1.1 全并行模拟/数字转换  13-14
    2.1.2 两步型模拟/数字转换  14-15
    2.1.3 流水线型模拟/数字转换  15
    2.1.4 逐次逼近型模拟/数字转换  15-16
  2.2 Σ～Δ模拟/数字转换基本原理与结构  16-27
第三章Σ～Δ调制器的研究  27-35
  3.1 一阶Σ～Δ调制器  27-30
  3.2 高阶Σ～Δ调制器  30-32
  3.3 Σ～ΔADCs调制器主要研究方向和新技术探索  32-35
第四章数字抽取滤波器研究  35-45
  4.1 数字滤波和采样抽取  35-36
  4.2 采样速率、转折频率和数据输出速率  36-38
  4.3 梳状滤波器及其在Σ～Δ型模数转换器中的应用  38-45
    4.3.1 梳状滤波器的频率特性  38-41
    4.3.2 梳状滤波器在Σ～Δ型模数转换器中的应用  41-42
    4.3.3 梳状滤波器抽取后信号的频谱特性  42-43
    4.3.4 梳状滤波器输出信号的噪声功率  43-45
第五章系统设计  45-55
  5.1 芯片总体规格设定  45-51
    5.1.1 芯片功能说明  45-46
    5.1.2 芯片管脚定义  46-48
    5.1.3 芯片规格实现方法及所需关键技术  48-49
    5.1.4 芯片特性  49-51
  5.2 数字部分设计规格  51-55
    5.2.1 数字模块架构  51-52
    5.2.2 数字模块描述  52-55
第六章数字部分设计实现  55-79
  6.1 数字部分设计流程  55-56
  6.2 梳状滤波器的设计优化  56-61
    6.2.1 梳状滤波器设计  56-58
    6.2.2 CIC降频滤波器的特点  58
    6.2.3 一种有效的降采样转置法则一置换原则  58-59
    6.2.4 置换原则在梳状滤波器中的应用  59-61
  6.3 各个模块的设计  61-66
    6.3.1 数字滤波器设计  61-63
    6.3.2 陷波模块的设计  63-64
    6.3.3 平滑模块的设计  64-65
    6.3.4 SPI接口模块的设计  65-66
    6.3.5 控制模块的设计  66
  6.4 仿真及测试结果  66-79
第七章结束语  79-81
致谢  81-83
参考文献  83-86
研究成果  86-87

24位高精度∑～△调制ADC数字部分的实现

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