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一种四阶带通sigma-delta调制器的分析与设计

作 者: 何世青
导 师: 高志强
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 微电子学与固体电子学
关键词: sigma-delta调制器 谐振器 噪声整形技术 过采样技术 多路反馈
分类号: TN761
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 70次
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内容摘要


高性能带通sigma-delta调制器是数字中频接收机的核心模块,它和数字降采样滤波器一起完成对中频信号的数字化处理。这样,信道选择和I/Q解调等操作在数字域完成,从而提高了接收机的设计灵活性,减小了电路的设计复杂度,因此成为射频通信领域的研究热点之一。本文基于0.18μm CMOS工艺对一种四阶带通sigma-delta调制器进行了分析和设计。首先,本文介绍了带通sigma-delta调制器的原理和结构,确定设计方案—一位四阶单环多路反馈结构,并在MATLAB/SIMULINK环境下对方案进行了行为级验证。仿真结果表明:峰值信噪比可达到90.5dB,满足设计要求。并基于此给出电路系统中关键模块的主要指标,对后期电路设计提供参考。其次,根据行为级建模提供的系数,基于TSMC0.18μm工艺,采用1.8V电源,200倍的过采样率,80MHz的有效采样频率,对中心频率为20MHz、带宽为200KHz的四阶带通sigma-delta调制器进行了电路级设计,主要包括运算放大器、双延迟型谐振器、一位量化器、反馈延迟和一位DAC电路、时钟产生电路和基准电路。仿真结果表明:峰值信噪比为84.2dB,即有效转换位数为14位,静态功耗为18mW。最后,在电路设计的基础上,对四阶带通sigma-delta调制器进行了版图设计和后仿。其中版图有效面积为:0.7mm*0.4mm;后仿结果表明:信噪比为75dB,基本满足设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题背景及研究意义  8-12
  1.2 sigma-delta调制器的发展现状  12-13
  1.3 论文的研究内容及组织结构  13-14
第2章 sigma-delta调制器原理和系统结构设计  14-30
  2.1 sigma-delta调制器  14-24
    2.1.1 过采样技术  15-17
    2.1.2 噪声整形技术  17-19
    2.1.3 高阶sigma-delta调制器的结构设计  19-24
  2.2 行为级验证  24-29
    2.2.1 谐振器模型  26
    2.2.2 行为级模型和仿真结果  26-29
  2.3 本章小节  29-30
第3章 电路设计  30-50
  3.1 谐振器电路  30-41
    3.1.1 谐振器基本理论  30-31
    3.1.2 三种常见的谐振器类型  31-36
    3.1.3 谐振器中电容值的选取  36
    3.1.4 放大器电路  36-40
    3.1.5 栅压自举开关  40-41
  3.2 量化器电路  41-42
  3.3 反馈延时电路和 1bit DAC 电路  42-43
  3.4 时钟信号产生电路  43-45
  3.5 基准电路  45-47
  3.6 四阶带通sigma-delta调制器电路系统  47-49
  3.7 本章小节  49-50
第4章 版图设计  50-53
  4.1 布局安排  50
  4.2 系统版图  50-51
  4.3 后仿真结果  51
  4.4 仿真结果差异性分析  51-52
  4.5 电路系统性能汇总  52
  4.6 本章小节  52-53
结论  53-55
参考文献  55-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 调制技术与调制器、解调技术与解调器 > 调制技术与调制器
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