4阶低失真高精度sigma delta调制器的研究与实现

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1、工学硕士学位论文4阶低失真高精度SigmaDelta调制器的研究与实现张际宝哈尔滨理工大学2016年3月国内图书分类号：TP399工学硕士学位论文4阶低失真高精度SigmaDelta调制器的研究与实现硕士研究生：张际宝导师：张宏国申请学位级别：工学硕士学科、专业：计算机系统结构所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TP399DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchandImplementationofaFourth-OrderLowDis

2、tortionandHighPrecisionSigmaDeltaModulatorCandidate：ZhangJibaoSupervisor：ZhangHongguoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ComputerSystemArchitectureDateofOralExamination：March,2016University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕壬学位论文原创性声明《４ＳｉｉｍＤｄｔａ本人郑重声明：此处所提交

3、的硕王学位论文阶低失真商精度ｇ调制器的研究与实现》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间独立进行研巧工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文研巧工作做出贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确为式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。口：／年３月夸日；Ｈ期７＾作者签名陳宝＿哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《４阶低失真高精度ＳｉｍａＤｅ帖调制器研究与实现》系本人在哈尔滨理工ｇ大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研巧成果。本人巧哈尔滨理工大学所有

4、，本论文的研巧内容不得其他单位的名义发表完全了解哈尔滨理工大学关平保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向。有关部口提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅本人授权哈尔滨理工大学可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可Ｗ公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于。保密，在年解密后适用授权书Ｉ□不保密３。［（请在Ｗ上相拉方框内打作者签名：旅诗良曰期：年弓月＾口曰：／导师签名：考瓷丢日期如合年多月Ｓ口日）4阶低失真高精度SigmaDelta调制器的研究与实现摘要高精度电子秤、工业过程控制、医疗器械、仪器仪表等需要精密测量场合中，采

5、用Sigma-DeltaADC是一个不错的选择。Sigma-DeltaADC的特点是精度高，但是速度低。在一些兆赫兹信号带宽应用中，如无线通信系统，高精度ADC的需求在不断增加，采用传统的ADC已经无法满足高的精度。因此，针对这种需求，在不会牺牲很大精度的情况下，增加Sigma-DeltaADC的速度，具有重要意义。针对传统4阶前馈Sigma-Delta调制器模型在功耗和电路实现方面存在缺点，本文提出了改进型的4阶低失真、高精度Sigma-Delta调制器模型，并加以电路实现，以满足当前无线通信系统等应用在精度和速度上对ADC的需求。本文的主要研究内容如下：本文首先从Sig

6、ma-Delta调制器系统级建模仿真开始，利用MATLABSIMULINK搭建了调制器的行为级模型。调节并合理设计每级积分器的增益大小，防止调制器系统出现过载情况。统计并分析每一级积分器的输出信号电压大小的分布，来确定积分器中运放所需要达到的输出摆幅。调节积分器时序，改变传统行为级模型，增加了模型中用于量化器和反馈DAC电路实现的时间，用于提高其线性度，解决了因其非线性引起Sigma-Delta调制器系统不稳定的问题。在行为级模型仿真过程中，加入开关的热噪声、运放的白噪声等非理想因素，进一步验证行为级模型可行性。其次，在行为级模型的基础上，采用SMIC0.18m工艺对所提

7、出的4阶低失真、高精度Sigma-Delta调制器模型进行电路设计。在积分器电路实现过程中，根据每级积分器的特点，对其中的运放进行单独设计，在不影响整体性能的情况下，进一步降低功耗。在比较器设计过程中，采用低功耗、轨至轨设计，相比于传统的比较器，该比较器具有低电压、无静态功耗、全摆幅输入的特点。对整体电路进行瞬态仿真，利用MATLAB对仿真数据进行处理，从而确定整体电路性能达到行为级模型的指标。最后，在SMIC0.18m1P6MCMOS工艺下，对所提出的4阶低失真高精度Sigma-Delta调制器进行电路设计，并