低噪声斩波sigma-delta调制器的设计

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1、硕士学位论文低噪声斩波Sigma-Delta调制器的设计DESIGNOFTHELOW-POWERCHOPPERSIGMA-DELTAMODULATOR刘昭彤哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TN432学校代码：10213国际图书分类号：621.3.049.774密级：公开工学硕士学位论文低噪声斩波Sigma-Delta调制器的设计硕士研究生：刘昭彤导师：刘晓为教授申请学位：工学硕士学科：微电子学与固体电子学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN432U.D.C:621.3.049.774Dissertationfo

2、rtheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFTHELOW-POWERCHOPPERSIGMA-DELTAMODULATORCandidate：LiuZhaotongSupervisor：Prof.XiaoweiLiuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institu

3、tion：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要现代社会中数字领域高速发展，作为数字领域与模拟世界的桥梁，模拟数字转换器（ADC）起到了至关重要的作用。没有模拟数字转换器，自然界中时域与幅值连续的信号就无法使用数字领域的信号处理系统进行操作。由于模拟数字转换器的重要性，人们在这个领域做出了很多探索，使得ADC得到了飞速的发展。过采样技术使得模拟数字转换器的精度得到了很大的提升，因此过采样型ADC在工业设计生产过程中得到了广泛的应用。调制器与数字抽取滤波器是Sigma-Delta数模转换器的两大组成部分。其中调制器完成的是模拟信号量化的功能。本

4、文设计了一个过采样型Sigma-Delta调制器，系统级为单环四阶全前馈型结构，该结构能降低对输入信号幅度的要求。主环路由积分器级联组成，全差分运算放大器采用开关电容共模反馈。为了得到更好的线性度，本设计中采用的是一位量化器。时钟电路采用两相非交叠时钟。输入信号带宽为200Hz，为抑制低频噪声第一级积分器采用斩波技术消除低频闪烁噪声。论文前部分将结合过采样调制器原理阐述一些基本结构的选取思路，论文后部分包括MATLAB中系统级设计，电路各模块的设计与仿真，整体电路的设计与仿真以及版图级的设计。本课题系统级设计在SIMULINK平台下进行。电路组成模块搭建成系统级模块进行系统级仿真，确定电路基

5、本性能及参数要求。电路级设计在CADENCESPECTRE平台下进行，完成各模块的电路级设计，并对各模块性能进行仿真，最终完成整体电路搭建并仿真。版图级设计在CADENCE平台下进行，使用标准0.5μmCMOSN阱工艺对整体电路进行版图设计并完成后仿。本设计在带宽为200Hz的情况下对整体电路进行仿真。输入信号为21.4Hz，幅度为1V时，仿真的结果显示噪声谱密度中噪声基底小于-120dB，信噪比达到103dB，有效位数达16.83位。关键词：Sigma-Delta调制器；斩波技术；开关电容积分器；开关电容共模反馈-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInthemodernso

6、cialworld,digitalareaspeedsuprapidly.Asthebondbetweenthedigitalworldandanalogworld,analogdigitalconverter(ADC)isquietcrucial.ADSPsystemcouldnotconductacontinuous-amplitudeandcontinuous-timeconstantwithoutanADC.WhatmadeitdevelopsofastisthatpeopleexploitalotintheADCareaaccordingtothesignificanceofADC

7、s.OversamplingtechniquepromotetheprecisionofADCs,madeitmoreandmorepopularintheapplications.ModulatorsanddigitaldecimatorsareconcludedinADCs.Thebasicquantizationisaccomplishedbythemodulator.thThispaperpresen