高精度离散型Sigma delta调制器设计

阐述一种采用SAR ADC作为多位量化器的三阶离散时间（DT）Sigma delta ADC调制器,在该调制器中,量化器由4位SAR ADC构成,相比于传统Flash ADC类型的量化器,减少了比较器的个数的同时,降低了调制器整体功耗。调制器结构选择单环CIFF结构兼顾了电路的精度和稳定性,电路总体采用分级结构实现,在第一级积分器中加入斩波稳定技术,消除低频噪声的干扰。提出的离散型Sigma delta ADC调制器采用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计,在20kHz带宽实现了104.9dB的峰值信噪谐波失真比（SNDR）,功耗为5.98mW,有效位数(ENOB)为17.13位。     

∑-Δ调制器的六阶噪声整形算法

文章介绍了SDMADC的单一环路和MASH两种结构的优缺点。通过对过采样理论和噪声整形原理的分析,来满足设计的要求推导出六阶MASH算法。为了降低过采样率,同时提高调制器的动态范围和信噪比,可以采用增加积分器的个数,考虑合理的级数,采用三级MASH(2-2-2)结构,采用单比特量化,通过增加调制器的阶数,来满足设计的要求。采用MATLAB进行了仿真,提供一种Sigma-Delta ADC在算法设计中的解决方案。     

过采样Delta—Sigma调制器原理及实现

随着超大规模集成电路(VLSI)技术的发展，基于过采样Delta—Sigma转换技术的ADC得到了飞速发展。本文重点对过采样Delta—Sigma ADC技术中的Delta—Sigma调制器进行了研究，分析了一阶过采样Delta—Sigma调制器的原理和量化噪声，并推广到高阶。根据理论分析，设计了二阶过采样Delta—Sigma调制器电路，给出了与理论分析相同的仿真结果。     

用于微机械陀螺表头信号采集的∑-Δ ADC设计与实现

为实现微机械陀螺表头信号的高精度采集,采用基于过采样原理的∑-Δ模数转换器(ADC)作为模数信号转换单元是一种新的选择。为此设计了一种二阶带通连续时间的∑-ΔADC,该∑-ΔADC由二阶带通连续时间∑-Δ调制器和数字抽取滤波器组成。其中数字抽取滤波器通过两级抽取滤波实现,第一级是梳状滤波器(CIC),第二级是有限冲击响应(FIR)补偿滤波器。通过Matlab/Simulink建模仿真和电路实验验证了所设计的∑-ΔADC能对简化的微机械陀螺表头信号进行有效采集,仿真得到带内信噪比约为104dB;经电路实验测得带内信噪比约为87dB。     

∑-△模数转换器基本原理及应用(2)

实际上,模拟滤波器对输入信号具有低通滤波作用,而对噪声分量具有高通滤波作用,因此可将调制器的模拟滤波器的作用看作一种噪声整形滤波器,整形后的量化噪声分布见图7(a)。正如一般的模拟滤波器,滤波器的阶数越高其滤波性能越好。因此高阶∑-△调制器得到广泛应用,图8是二阶∑-△ADC原理框图。图9给出了∑-△调制器的信噪比与阶数和过采样倍率之间的关系,其中SNR为信噪比,K为过采样倍率。例如,当K=64,一个理想的二阶系统的信噪比大约80dB,分辨率大约相当于13位的ADC。     

碲镉汞e-APD 焦平面数字化读出电路设计

HgCdTe e-APD 工作于线性模式,通过内雪崩倍增效应将一个微弱的信号放大多个数量级。介绍了一个具有列共用ADC 制冷型(77 K)数字化混成式HgCdTe e-APD FPA 读出电路,可以应用于门控3D-LARDAR 成像,有主被动双模式成像功能。Sigma-delta 转换器比较适合于中规模128128 焦平面列共用ADC。调制器采用2-1 MASH 单比特结构,开关电容电路实现,数字抽取滤波器采用CIC 级联梳状滤波器。采用GLOBALFOUNDRIES 0.35 m CMOS 工艺,中心距100 m。设计了量化噪声抵消逻辑消除第一级调制器量化噪声,采用数字电路实现。CIC 抽取滤波器的每一级寄存器长度以方差为指标截尾,以降低硬件消耗。并且数字抽取滤波器工作电压降低到1.5 V,可以进一步降低功耗。仿真显示sigma-delta 转换器精度大于13 bit,功耗小于2.4mW,转换速率7.7 k Samples/s。     

应用于MEMS惯性器件的高精度Σ-△调制器

为了实现微电子机械系统(MEMS)惯性器件的高精度数字化输出,设计了一款单环5阶Σ-△调制器.利用Matlab在系统级完成了Σ-△调制器的结构设计,确定调制器为带有零点优化的级联积分器前馈(CIFF)结构,并在Simulink中完成了调制器非理想模型的建立.在电路设计时,调制器整体采用全差分的开关电容电路来实现.为了降低整体调制器的噪声,在第1级积分器中加入了斩波稳定模块,并采用了具有低回踢噪声的动态比较器作为一位量化器.本设计在0.18 μm BCD工艺下实现,工作电压为5V、采样频率为500 kHz、过采样率为128时,调制器的功耗约为4.25 mW,有效位数为19.06 bit.     

22?Bit三阶Cascaded结构Sigma?Delta 调制器设计

设计一款可用于称重传感器ADC的高精度2?1级联结构Sigma?Delta调制器。在考虑非理想因素的前提下,采用Matlab/Simulink数学建模和仿真表明,在信号带宽为20 Hz,过采样率为1024的情况下,该调制器的信噪比为170.7 dB。采用Charter 0.35μm工艺对该调制器进行电路级设计并用Spectre仿真,电路信噪比为144.8 dB,该结果高于22位要求的135 dB。     

信号的低比特位数表示:一种新颖低比特位数的Σ-Δ调制器

通过设计一种新的噪声整形滤波器,本文提出了一种新颖的Σ-Δ调制器结构,可用于实现用较低比特位数的数字信号表示较高比特位数的输入信号.该调制器与传统的Σ-Δ调制器相比,其输出数字信号比特位数(或动态范围)降低了许多.理论推导分析和仿真对比的结果表明,在量化噪声整形和噪声频谱上,该调制器的各项性能有了很大的提高,而且证明了这类调制器是稳定的.     

△-∑小数分频频率合成器带外量化噪声滤除技术

为了实现对带外量化噪声进行有效抑制,基于对电荷泵（CP）电流不匹配引起的△-∑量化噪声建模,该文提出一种新型小数分频频率合成器（Frac-N）模型。该模型是在传统小数分频频率合成器的反馈之路上嵌入一个噪声滤除器（NF）,该噪声滤除器是由一个不含分频器的宽频带锁相环（PLL）构成。采用该噪声滤除技术不但可以对高阶△-∑调制器（DSM）产生的带外相位噪声进行抑制,还可以减小由于电荷泵（CP）不匹配引起的量化噪声。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于DSP的OQPSK调制器设计与实现

针对OQPSK(偏移正交相移键控)调制原理,提出了在’C54系列DSP处理器上实现OQPSK调制器的一种新方案,给出了其在CCS(C5000)开发环境下的仿真波形并在硬件平台上进行了实验验证。实验表明,所设计的调制器具有体积小、功耗低及稳定可靠等优点。     

基于MVC2扩展模式虚拟仪器的设计与实现

为了解决同类仪器具有相同内核而面板差别很大的虚拟仪器的设计开发问题,本文在已有研究工作的基础上,结合UI-Model和MVC2设计模式的优点,提出了MVC2扩展模式体系结构。该扩展模式通过将Controller层拆分为表现控制层和模型控制层,实现了稳定代码和易变代码的分离与封装,降低了虚拟仪器开发中仪器内核与外观界面的耦合度,从而实现了虚拟仪器灵活更换面板,提高了同类虚拟仪器设计开发的效率。本文并以大学物理仿真实验中示波器虚拟仪器为例,完成了MVC2扩展模式的设计。     

基于优化DA算法的高阶高精度半带滤波器的FPGA实现

随着FPGA技术的稳步提高,FPGA替代其他技术用于实现高速信号处理已经变得切实可行。针对高阶高精度半带滤波器十分消耗FPGA硬件资源的问题,本文提出了采用部分查找表分布式算法及高低位分割处理的改进结构,并通过一个6阶5位低通FIR滤波器进行原形设计,验证了所提出的方法的正确性。仿真结果表明,采用这种方法,在大大减少了FPGA硬件资源的同时,显著提高器件的运算效率。     

同步VLSI设计环境下AES模块的异步流水线结构实现

本文提出了一种可在同步VLSI设计环境下,由已有的流水线结构同步集成电路的算法或者RTL代码直接得到其异步集成电路网表的方法。并使用此方法,实现了128位异步AES加、解密模块。解密模块为多功能流水线,既可以进行生成子密钥运算,也可以进行解密输入数据。对加、解密模块均通过10级、5级、3级、2级流水四种结构分别实现并加以比较。     

基于MUSIC算法随机分布阵列的波达方向估计

本文主要应用DOA估计的子空间法多重信号分类算法(Multiple Signal Classification,MUSIC),对比分析了60元C60笼形规则阵列和随机分布阵列DOA估计的性能,旨在探讨设计具有高分辨率DOA估计性能阵列的可行性。仿真结果表明:在没有噪声的情况下,随机阵列DOA估计效果和规则阵列估计效果几乎没有区别,而在有噪声的情况下,随机阵列的DOA估计效果明显变差。     

微安级数控恒流源的设计

微安级恒流源电路在精密智能仪器和微传感检测技术中有广泛的应用。本文在分析了微安级数控恒流源的电路结构和工作原理的基础上,指出了存在的问题,提出了改进方法,给出了具体的设计电路,该设计在实际工程应用中有较高的参考价值。     

基于GPRS技术的中波台远程监控系统设计

随着通信技术的发展,无线通信网络在工业数据传输中的应用日益增多。目前在工业数据传输领域大多采用有线的通信方式进行,虽然经济实用,但在很大程度上限制了应用场合的拓展。GPRS网络具有网络覆盖率高、永远在线等优势,使远距离的数据传输实现更灵活方便,已广泛应用于电力、铁路、石油等行业,这必将成为工业控制及远程监测等领域的发展趋势。本文阐述了GPRS技术在中波台远程监控系统的设计,实现了数据中心与传输终端的数据透明传输。     

基于XML自动评阅系统的设计与实现

本文针对面向大面积学生实验操作考试和阅卷的困难,提出了基于XML形式对试题知识考点进行描述的设计思想,通过对操作考试中记录的实验参数、实验状态和实验结果的XML数据进行解析评判,实现对学生实验操作考核自动评阅。在面向大面积学生的实验操作考试中,节省了大量人力、物力,具有很强的实用性。本文以大学物理仿真实验考试系统为例,实现了基于XML描述方案的实验考核自动评阅系统。     

一种新型数字锁相环的建模和实现

本文的背景是基于MEMS技术的加速度传感芯片的伺服电路,是法国原子能署--电子与信息技术实验室项目的组成部分。文中提出了一种新型数字锁相环的模型并对其进行了硬件实现。该数字锁相环的功能是:紧跟角速度传感装置输出信号的相位,输出与其严格同相位的正弦以及其正交信号。利用这对信号既可以反馈回来激励传感装置,也可对输出相位进行调制和解调。仿真以及硬件验证的结果表明,此数字锁相环的性能良好,能够快速地跟上输入相位,输出信号信噪比高,对硬件的计算能力要求低。     

HDI瘦身工艺的开发及量产

随着电子工业的发展,电子元器件的集成度越来越高,体积越来越小,市场对PCB上BGA的要求也越来越高,为保证产品有较高的集程度,客户在设计BGA时往往会为了增加密度将pitch减小,从而在给线路制作增加难度的同时也改变了原有的结构。本文主要通过对0.5 mm间距BGA两阶HDI及0.4 mm间距BGA一阶HDI在设计、制作流程及制作能力上的不同进行分析后二阶HDI转为一阶HDI设计是可行的,但同时也会增加线路的制作难度,为降低制作难度,我们对涨缩、图形转移及阻焊对位精度进行了系统分析控制,目前此类设计的板已经实现批量生产。