Сигма-дельта модуляторы для высокоразрядных АЦП звукового диапазона

• Автор: Самонов, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений.

Введение

Глава 1. Классификация и общая характеристика сигмадельта АЦП.

1.1. Обзор.

1.2. Тенденции развития сигмадельта АИД звукового диапазона.

1.3. СФ блоки как интегральные повторно используемые блоки.

1.4. Преобразование с передискретизацией.

Выводы.
Глава 2. Формирование кривой распределения шума в различных архитектурах сигмадельта модуляторов

2.1. Модуляция сигнала.

2.2. Модуляция высокого порядка
2.3. Альтернативные структуры сигмадельта модуляторов.
2.4. Анализ шумовой характеристики сигмадельта модуляторов высокого порядка, расчет коэффициентов, устойчивость преобразования.
Выводы.
Глава 3. Математический анализ сигмадельта модуляторов АЦП с учетом их схемотехнической реализации
3.1. Маршрут проектирования устройств смешанной обработки сигналов
3.2. Расчет архитектуры модулятора.
Выводы.
Глава 4. Состав и особенности схемотехники аналогового ядра сигмадельта АЦП звукового диапазона
4.1. Влияние технологических норм на проектирование аналогового ядра
4.2. Аналоговое ядро СФ блоков сигмадельта АЦП звукового диапазона
Основные выводы и результаты
Список литературы


Диссертация выполнена в рамках программы «Национальная технологическая база» по проектированию СФ блоков СДЦАП и СДАЦП звукового диапазона (договор № 0/-мэ от 1 марта г шифр «Тон-СФ» на тему «Разработка технологии проектирования семейства КМОП СФ -блоков звуковых сигма-дельта ЦАП и АЦП, а также синтезаторов частот звукового диапазона с фазовой автоподстройкой частоты для интеграции в составе СБИС «система на кристалле»). СДЦАП и СДАЦП с заданными характеристиками. Методы и средства разработки СФ блоков СДЦАП и СДАЦП широко используются во всем мире, однако для российских производителей они являются недоступными по причине отсутствия соответствующей информации о них. Сигма-дельта АЦП принято делить на две основные части: это аналоговый модулятор, преобразующий аналоговый сигнал в цифровой, и цифровой фильтр-дециматр, оперирующий только с цифровыми сигналами с выхода модулятора. Наиболее критичным и, по сути, определяющим блоком любого сигма-дельта АЦП является сигма-дельта модулятор, так как именно он отвечает за формирование кривой распределения шума, то есть определяет такие показатели как сигнал/шум и эффективная разрядность. Задачей же цифрового фильтра-дециматора является определение полосы пропускания и уменьшение скорости выдачи цифровой информации с выхода АЦП с передискретизованной частоты до частоты дискретизации без потери информации. Результаты диссертационной работы связаны с разработкой программ быстрого моделирования аналоговых сигма-дельта модуляторов с учетом реальных электрических параметров его компонентов, созданием набора библиотечных элементов для аналогового ядра сигма-дельта АЦП. Цель диссертации - создание программно-аппаратных средств разработки аналогового ядра СДАЦП звукового диапазона с различными архитектурами модулятора и создание на их основе семейства звуковых СДАЦП с различными характеристиками. СФ блоков сигма-дельта АЦП для их последующего интегрирования в СБИС типа «система на кристалле». Методика проектирования аналогового ядра СФ блоков СДАЦП звукового диапазона на основе программных средств, которые позволяют оперативно проектировать СДАЦП с заданными характеристиками. Методика выбора критериальных параметров сигма-дельта модуляторов. Конкретные схемотехнические решения аналоговых ядер сигма-дельта модулятора, реализованные по КМОП-технологии. Результаты практического применения разработанных методов проектирования при создании СФ блоков сигма-дельта АЦП. Научные результаты. Апробация диссертации. Основные результаты работы были доложены на научно-технических конференциях «Электроника, микро- и наноэлектроника», проходивших в Санкт-Петербурге в -м году, в Костроме в -м году, в Нижнем Новгороде в -м году, в Вологде в -м году, всероссийской научно-технической конференции «Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем - ». А так же на конференциях «Молодежь и Наука», проведенных в -м и -м гг. Результаты работы по теме диссертации нашли отражение в нескольких научно-технических отчетах в рамках ОКР «Разработка технологии проектирования семейства КМОП СФ блоков звуковых сигма-дельта ЦАП и АЦП, а также синтезаторов частот звукового диапазона с фазовой автоподстройкой частоты для интеграции в составе СБИС «система на кристалле», № 0/-мэ от 1 марта г, шифр «Тон-СФ». Научная и практическая значимость работы. Автору неизвестно о наличии законченных разработок СДАЦП звукового диапазона в России. Сведения о практическом опыте проектирования такого рода устройств в нашей стране практически отсутствуют. Диссертация носит комплексный характер и условно делится на две части: первая - разработка программ расчета структур сигма-дельта модуляторов АЦП звукового диапазона на основе оригинальной методики расчета параметров разрабатываемого сигма-дельта модулятора для АЦП с учетом реальных электрических характеристик устройств, вторая - создание набора библиотечных элементов для аналогового ядра сигма-дельта АЦП звукового диапазона для использования в различных схемотехнических решениях, применяемых при проектировании сигма-дельта АЦП. Matlab аналоговых блоков входящих в состав сигма-дельта модулятора, позволяющие учитывать электрические особенности схем при расчете передаточных характеристик модулятора и выборе набора коэффициентов модулятора. Расчет с помощью предложенной программы дает выигрыш во времени по сравнению с аналогичным расчетом в программе spectre в САПР Cadence по меньшей мере в раз.