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高精度∑△ADC的研究

陈雷

   过采样求和-增量(∑△)A/D转换器(ADC)是当前高精度ADC的一种主流结构。在音频、数字电视和无线通信等方面有广泛的应用。如何设计高性能高阶稳定的∑△ADC是当前研究的热点和难点。 本文以十五国防预研课题和北京微电子技术研究所课题为背景,系统深入的研究了高精度高阶∑△ADC。所做的主要研究工作及其创新点如下: 1.作为主要完成人,作者参与完成了一款过载稳定和动态DC抖动的16位音频单环5阶1位CRFF型∑△ADC设计和测试工作。芯片采用0.5μm 5V CMOS工艺,整个芯片面积约为4.1*2.4mm~2,芯片功耗仅为90mW,已成功流片。 2.提出了一个单环高阶1位∑△调制器的优化设计方法。按照设计指标,考虑功耗因素,合理的选取和设计了一个单环5阶1位CRFF型调制器。 3.基于调制器降阶和积分器复位的方法,提出了一种数字开关过载稳定方法。相对Pneumatikakis和T.H.Kuo提出的方法过载恢复速度快。该方法可适用于任意阶单环1位CRFF型∑△调制器中。 4.提出一种动态DC抖动技术来消除高阶∑△ADC的弦音,与Norsworthy提出的动态AC抖动技术相比,在略微损失信噪比的情况下,数字电路面积减小了2/3。 5.设计建立了考虑电路噪声和开关电容电路的非理想因素的∑△调制器的系统级数学模型,借以通过系统级仿真,得出电路级设计的关键指标。电路级仿真验证显示系统级建模的仿真方法对指导电路级设计是有效的。∑△调制器的通用评价指标Figure of Merit-w(FOM-w)值为8.3(理想值为小于10),说明调制器具有良好的性能。 6.提出了一种多相变级数的非递归梳状滤波器。与标准的非递归梳状滤波器的电路比较,在相同的电路时钟频率下,其面积节省了45%,功耗节省了35%。 完成了芯片的测试方案和测试评估板的设计,并构建测试平台。对流片成功的芯片进行了初步测试。……   
[关键词]:ΣΔADC;稳定;弦音;抖动;开关电容电路;非理想性;非递归梳状滤波器;信噪比
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:西北工业大学2006年
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