多位量化Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計.pdf

1、隨著MEMS陀螺數(shù)字化，智能化的未來需求，對數(shù)字陀螺接口電路的研究成為了熱門，特別是對于接口電路中模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）的研究設(shè)計。本論文介紹了多位量化Sigma-Delta ADC的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，然后介紹了Sigma-Delta調(diào)制器的工作原理，并對比了一位量化和多位量化之間的優(yōu)劣，根據(jù)設(shè)計指標確定了3階3位量化全前饋結(jié)構(gòu) Sigma-Delta調(diào)制器。論文對Sigma-Delta調(diào)制器的非理想因素進行了Simu

2、link模型的建立，并對非理想因素進行了分析。最后在晶體管級對Sigma-Delta調(diào)制器進行了仿真，并對仿真結(jié)果進行了分析。
　　在Matlab中Simulink環(huán)境下首先對Sigma-Delta調(diào)制器進行了行為級的設(shè)計與仿真。理想情況下，10MHz采樣頻率，128倍過采樣率，Sigma-Delta調(diào)制器系統(tǒng)信噪比為125.4dB，有效位數(shù)達到了20.53。之后考慮了調(diào)制器系統(tǒng)的非理想因素，主要對積分器建立誤差、運算放大器有限增

3、益、開關(guān)非線性、KT/C噪聲和運算放大器噪聲進行了分析與模型的建立?？紤]到由于多位量化導致反饋DAC電容失配引入的非線性，采用了Mathwork提供的DataWeightedAveraging(DWA)行為級模型，對這種抑制非線性的算法進行了行為級的仿真，在考慮所有非理想因素以及1％電容失配的情況，系統(tǒng)諧波失真小于100dB，有效位數(shù)是16位，符合設(shè)計要求。
　　電路設(shè)計的時候需要重點考慮第一級積分器運算放大器的設(shè)計，以及第一級引

4、入的噪聲。采用4輸入比較器組成的Flash多位量化器能夠有效降低功耗。開關(guān)的設(shè)計需要重點關(guān)注開關(guān)電阻的大小以及電阻非線性的問題，避免由于開關(guān)非線性導致的系統(tǒng)諧波失真過大。最后整個調(diào)制器電路在CSMC0.5um工藝，在Cadence中，加入0.5%電容失配，對采用DWA算法的調(diào)制器進行了仿真，并對仿真結(jié)果進行了分析，結(jié)果顯示在采用DWA算法，調(diào)制器噪底低于-120dB，系統(tǒng)信噪比達到了112dB，諧波失真小于-120dB。
　　最后