一種多路20-bit ADC的研究與設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2020-12-09 03:10
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)是連接模擬世界與數(shù)字世界的橋梁,將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),在傳感器中扮演著非常重要的角色。多路ADC的應(yīng)用廣泛,如多軸加速度傳感器。然而多路信號(hào)在ADC輸入端發(fā)生串?dāng)_,如果在設(shè)計(jì)中沒有考慮就會(huì)使得ADC的輸出結(jié)果不正確。SAR ADC必須經(jīng)過指定的時(shí)鐘周期后輸出有效的數(shù)據(jù),這樣才完成轉(zhuǎn)換操作。因此采用這種運(yùn)行方式限制了SAR ADC的速度。此外,隨著ADC的位數(shù)增加,ADC內(nèi)部的電容呈指數(shù)增長,電容陣列占用面積太大導(dǎo)致電容失配,這樣限制了SAR ADC的分辨率。為了解決上述問題,本文提出了一種過采樣流水線式的SAR ADC。通過建立串?dāng)_寄生參數(shù)模型來解決信號(hào)之間串?dāng)_的問題。對(duì)模型進(jìn)行仿真,得到串?dāng)_幅值與通道之間距離的關(guān)系,根據(jù)給定的串?dāng)_幅值指標(biāo)可以計(jì)算出通道之間允許的最小距離,并將此距離作為版圖的設(shè)計(jì)規(guī)則。為了提高轉(zhuǎn)換速率,兩個(gè)8位SAR ADC采用流水線方式工作,代替了16位SAR ADC的串行工作方式。為了解決分辨率受到限制的問題,設(shè)計(jì)的數(shù)字位數(shù)增加模塊使用過采樣技術(shù)將SAR ADC輸出的16位數(shù)字信號(hào)擴(kuò)展到20位。本文的采樣信號(hào)頻率為40 kHz,輸入正弦信號(hào)...
【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：77 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
流水線式ADC的系統(tǒng)框圖
電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8較器輸出的N次結(jié)果輸入至緩存器，即ADC完成了對(duì)信號(hào)的量化編碼工作。圖2-2SARADC原理框圖SARADC使用二進(jìn)制查找法對(duì)采樣電壓進(jìn)行量化操作，通過逐位控制DAC使其輸出的電壓逐漸逼近采樣電壓。二進(jìn)制信號(hào)從高位到低位依次控制DAC并使其輸出信號(hào)Vb，電壓Va和電壓Vb的比較結(jié)果組成的二進(jìn)制序列即為SARADC的量化編碼信號(hào)。SARADC控制算法結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，量化編碼過程從高位到低位依次進(jìn)行，首先將DAC的最高位置高電平，此時(shí)DAC輸出的電壓Vb與電壓Va進(jìn)行比較，當(dāng)電壓Va>Vb時(shí)，ADC輸出的量化編碼最高位為“1”，當(dāng)電壓Va<Vb時(shí)，ADC輸出的量化編碼最高位為“0”。然后SAR控制邏輯電路根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來控制DAC的輸出。接著開始對(duì)次高位進(jìn)行量化編碼，量化編碼過程與最高位操作一樣，直到對(duì)信號(hào)的最低位完成量化編碼，經(jīng)過N次比較后輸出N位數(shù)字編碼。SARADC逐位進(jìn)行編碼工作，每個(gè)時(shí)鐘周期只編碼一位信號(hào)。
第二章多路ADC基礎(chǔ)理論介紹9圖2-3SARADC控制算法結(jié)構(gòu)2.3CIC濾波器2.3.1CIC濾波器原理圖2-4單級(jí)CIC濾波器結(jié)構(gòu)CIC濾波器的電路結(jié)構(gòu)簡單，廣泛地運(yùn)用在數(shù)字信號(hào)處理中。單級(jí)CIC濾波器的電路結(jié)構(gòu)如圖2-4所示，由一個(gè)積分器、一個(gè)抽取器和一個(gè)微分器組成。電路中使用加法器就能實(shí)現(xiàn)濾波器的功能，與其它濾波器相比，占用的硬件資源非常
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于40nm CMOS工藝的高速SAR ADC的設(shè)計(jì)[J]. 魏祎. 電子產(chǎn)品世界. 2018(03)
[2]數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器:模擬與數(shù)字世界的橋梁[J]. 李健,王瑩. 電子產(chǎn)品世界. 2010(09)
[3]高速A/D轉(zhuǎn)換器的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 吳興斌. 微電子學(xué). 2009(03)
[4]模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王晶. 微電子學(xué). 2005(03)
碩士論文
[1]一種過采樣20-bit SAR ADC的研究與設(shè)計(jì)[D]. 沈泓翔.電子科技大學(xué) 2018
[2]高速低功耗SAR ADC關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 陳海文.電子科技大學(xué) 2018
[3]10位低功耗SAR結(jié)構(gòu)ADC的研究與設(shè)計(jì)[D]. 楊文吒.南京郵電大學(xué) 2017
[4]Sigma-Delta ADC數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 尚文明.電子科技大學(xué) 2013
[5]地震勘探儀器中Sigma Delta AD轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)[D]. 田佳.山東大學(xué) 2012
[6]16比特低功耗音頻應(yīng)用Sigma-DeltaADC研究[D]. 劉志明.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
本文編號(hào)：2906151
【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：77 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
流水線式ADC的系統(tǒng)框圖
電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8較器輸出的N次結(jié)果輸入至緩存器，即ADC完成了對(duì)信號(hào)的量化編碼工作。圖2-2SARADC原理框圖SARADC使用二進(jìn)制查找法對(duì)采樣電壓進(jìn)行量化操作，通過逐位控制DAC使其輸出的電壓逐漸逼近采樣電壓。二進(jìn)制信號(hào)從高位到低位依次控制DAC并使其輸出信號(hào)Vb，電壓Va和電壓Vb的比較結(jié)果組成的二進(jìn)制序列即為SARADC的量化編碼信號(hào)。SARADC控制算法結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，量化編碼過程從高位到低位依次進(jìn)行，首先將DAC的最高位置高電平，此時(shí)DAC輸出的電壓Vb與電壓Va進(jìn)行比較，當(dāng)電壓Va>Vb時(shí)，ADC輸出的量化編碼最高位為“1”，當(dāng)電壓Va<Vb時(shí)，ADC輸出的量化編碼最高位為“0”。然后SAR控制邏輯電路根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來控制DAC的輸出。接著開始對(duì)次高位進(jìn)行量化編碼，量化編碼過程與最高位操作一樣，直到對(duì)信號(hào)的最低位完成量化編碼，經(jīng)過N次比較后輸出N位數(shù)字編碼。SARADC逐位進(jìn)行編碼工作，每個(gè)時(shí)鐘周期只編碼一位信號(hào)。
第二章多路ADC基礎(chǔ)理論介紹9圖2-3SARADC控制算法結(jié)構(gòu)2.3CIC濾波器2.3.1CIC濾波器原理圖2-4單級(jí)CIC濾波器結(jié)構(gòu)CIC濾波器的電路結(jié)構(gòu)簡單，廣泛地運(yùn)用在數(shù)字信號(hào)處理中。單級(jí)CIC濾波器的電路結(jié)構(gòu)如圖2-4所示，由一個(gè)積分器、一個(gè)抽取器和一個(gè)微分器組成。電路中使用加法器就能實(shí)現(xiàn)濾波器的功能，與其它濾波器相比，占用的硬件資源非常
【參考文獻(xiàn)】：
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[4]Sigma-Delta ADC數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 尚文明.電子科技大學(xué) 2013
[5]地震勘探儀器中Sigma Delta AD轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)[D]. 田佳.山東大學(xué) 2012
[6]16比特低功耗音頻應(yīng)用Sigma-DeltaADC研究[D]. 劉志明.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
本文編號(hào)：2906151
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