电能计量芯片中σδadc的研究和设计

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1、AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchandDesignofΣΔADCforEnergyMeteringICCandidate:YaoChenMajor:Microelectronics&SolidStateElectronicsSupervisor:Prof.ZhangDaoliHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay2008独创性声明本人声明所呈交的学位论

2、文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______

3、______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要随着电子式电能表的日益普及，高性能电能计量芯片在电力自动化系统中有着广泛的应用。目前电能计量芯片主要使用Σ△ADC对互感采集的电压、电流信号进行模数转换，Σ△ADC采用过采样、噪声整形和数字滤波技术，具有高精度、低成本、元件匹配要求低、便与数字系统接口等优点，相比其它类型的ADC更适合电能计量芯片的集成，提高了计量的准确度和可靠性。所以，对于Σ△ADC的研究具有非常重要的理论和实际意义。文章首先回顾了Σ△ADC发展的背景和现状，基于电能计量芯片的工作原理分

4、析了Σ△ADC的应用和性能要求。然后，阐述了传统Σ△ADC调制器的工作原理并提出了不足，从而研究设计了一种五阶插入网络式Σ△ADC调制器，显著提高了调制器的信噪比和稳定性。接着，介绍了抽取滤波器的基本原理，通过对几种实现方式的对比确定了相比而言最佳的实现方式，并在此基础上引入了低功耗设计的高效算法，大大改进了其频率特性。最后，基于电能计量芯片对测量精度的要求，使用Matlab建模实现了一个高精度的Σ△ADC，验证了所设计的Σ△ADC结构的正确性和可行性并提出了本文中存在的问题和需要进一步改进和研究的工作。关键词：电能计量，过采样，插入网络式，梳状滤波器IAbstractWiththepopul

5、arityofelectronicenergymeter,high-performanceenergymeteringchipsareusedwidelyinthepowerautomationsystem.Currently,energymeasurementchipsprimarilyperformanalog-digitalconversionofvoltageandcurrentsignalswhichareobtainedthroughΣ△ADCmutualinductance.Σ△ADChaveobviousadvantagesofhighprecision,low-cost,lo

6、wcomponentmatchingrequirements,andfitnesstodigitalsysteminterface,duetotheapplicationoftechnologyofoversampling,noiseshapinganddigitalfiltering.Asaresult,comparedtoothertypesADC,Σ△ADCismoresuitablefortheintegrationandcanimprovethemeasurementaccuracyandreliability.Therefore,thestudyofΣ△ADChasaveryimp

7、ortanttheoreticalandpracticalsignificance.Atfirst,thepapergivesareviewoftheresearchbackgroundandstatusofthedevelopmentofΣ△ADC,whoseapplicationandperformancerequirementsareanalyzedbasedontheprincipleof