Разработка эффективных сигма-дельта АЦП повышенной разрядности за счет снижения внутренних шумов

• Автор: Лаврентьев, Максим Валерьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание.
Введение

Глава 1. Обзор архитектуры СДАЦП, другие типы преобразователей.

1.1 Типы архитектур АЦП

1.2 Принципы работы и состав СДАЦП.

1.3 Анализ СДМ

1.3.1 Простейшая схемотехническая реализация СДМ

1.3.2 Анализ работы модулятора во временной области.

1.4 Виды архитектур СДМ.

1.5 Основные параметры СДМ

1.6 Методы управления параметрами СДМ.
1.7 Выводы
Глава 2. Усовершенствованный подход к расчету сигмадельта модулятора
2.1 Анализ влияния неидсальностсй на характеристики модулятора
2.1.1 Классификация неидеальностсй
2.1.2 Изучение влияния неидеальностей на харакгеристики модулятора
2.2 Усовершенствованная методика расчета коэффициентов модулятора
2.2.1 Применение метода, основанного на расчете фильтра.
2.2.2 Поведенческое моделирование.
2.2.3 Комбинированный метод.
2.2.4 Учет влияния неидеальностей на характеристики модулятора
2.3 Выводы
Глава 3. Структурные методы повышения эффективности СДАЦП.
3.1 Особенности разработки многокаскадной архитектуры СДМ.
3.2 Оценка физического шума интегратора на переключаемых конденсаторах в составе СДМ
3.3 Численное моделирование шума просачивания.
3.4 Методика выбора архитектуры СДП.
3.5 Оценка применимости разработанных методик.
3.6 Выводы
Глава 4. Проектирование СДП повышенной разрядности
4.1 Новые подходы к проектированию СДМ
4.2 Проектирование цифрового КИХ фильтрадециматора.
4.2.1 Функциональное назначение КИХ фильтрадециматора
4.2.2 Архитектура цифрового фильтра.
4.2.3 Циклический буфер.
4.2.4 Интерфейс КИХфильтра.
4.3 Разработка тестовой микросхемы
4.3.1 Архитектура тестового кристалла.
4.3.2 Описание методики и стенда для проверки работоспособности тестового кристалла
4.4 Выводы
Заключение
Литература


Разработаны методы управления величиной шума «просачивания», посредством соответствующего выбора архитектуры и параметров компонентов модулятора, обеспечивающих повышение характеристик СДМ. Разработанные в диссертации методики, модели и технические решения позволяют повысить характеристики СДМ посредством целенаправленного выбора архитектуры и снижения внутренних шумов СДМ. СДАЦП для широкого спектра телекоммуникационных систем. Результаты работы и программные средства для проектирования СДМ используются в учебном процессе при чтении в курсах лекций и при выполнении курсовых и дипломных проектов. Усовершенствованная методика синтеза коэффициентов однокаскадных СДМ, заключающаяся в использовании целенаправленного структурносхемотехнического проектирования на уровне поведенческого моделирования с учетом неидсальностей аналоговых компонентов модулятора, позволяющая повысить характеристики однокаскадных и многокаскадных СДМ. Модели для анализа шума «просачивания» в СДМ многокаскадной архитектуры с учетом аналоговых неидсальностей: конечного значения коэффициента усиления операционного усилителя (ОУ) в составе интегратора на переключаемых конденсаторах (ИПК) и вариаций коэффициента передачи модулятора. Методика выбора архитектуры СДАЦП с повышенной разрядностью на основе многокаскадных СДМ, исходя из результатов анализа шума «просачивания» и его соотношения с физическим шумом для различных конфигураций СДМ. На четвертой международной научно-технической конференции “Электроника и Информатика”, Зеленоград, ноябрь г. На десятой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов “Микроэлектроника и Информатика”, Зеленоград, апрель г. Микроэлектроника и Информатика”, Зеленоград, апрель г. Микроэлектроника и Информатика”, Зеленоград, апрель г. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, 5-ти Т приложений и списка цитируемой литературы из . ГЛАВА 1. Сигма-дельта АЦП (СДАЦП) известны с середины лет, но широкую известность они приобрели только в настоящее время в связи с развитием микроэлектроники, когда стало возможно изготовление аналоговых и цифровых узлов на одном кристалле. Они нашли широкое применение благодаря малой стоимости, достаточно широкой полосе пропускания, низкой потребляемой мощности и высокому разрешению. С развитием систем передачи данных большое значение придается системам передачи и обработки данных. Наибольшее внимание уделяется АЦП и ЦАП. Как известно, аналоговый сигнал по своей природе состоит из огромного количества уровней, разница между которыми равна разнице в заряде одного электрона, т. Обработка данных производится с конечным числом разрядов, поэтому необходимо уменьшить число разрядов сигнала до относительно низкого. В зависимости от требований к проекту это может быть от 8 до и более. Для этой цели служат аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Согласно теореме Котел ьникова-Найквиста о частоте дискретизации дискретизация сигнала должна производиться с частотой не менее чем в 2 раза превышающей, полосу входного сигнала. Исторически, в первых вариантах АЦП производилось сравнение амплитуды входного сигнала с опорным напряжением на матрице резисторов, однако такая конструкция (при увеличении разрядности АЦП) должна иметь компоненты с настолько точными номиналами, что достижение -ти разрядов, является практически недостижимой задачей, несмотря на применение лазерной подгонки номиналов резисторов. Сегодня существует много различных типов АЦП: конвейерный, параллельный, последовательного приближения, сигма-дельта АЦП. Разработка АЦП является компромиссом между получением высокого разрешения, большой полосы пропускания с низкой стоимостью изготовления и возможностью использования низких напряжений питания. Сравнительный анализ параметров АЦП представлен в Таблица 1. Таблица 1. Е. Біга? Б. Яуи , [4] дБ @ М ЗОМ/с @ 1 Конвейерный АЦП с цифровой калибрацией 0. М. [ли , [5] . Б @ . М М/с@ I Конвейерный АЦП с цифровой калибрацией 0. Ре Масусг , [6] дБ @ 0К. М/с @ Алгоритмический АЦП 0. В мВт/2. X. Vang, , [В] ,8 дБ(5]М М/с @ 1 Конвейерный ЛЦП с цифровой калибрацией 0.