【摘 要】
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近年来,随着芯片集成程度的增高和So C(System-on-a-Chip,片上系统)技术的快速发展,微电子机械系统其中一个重要分支微机械陀螺仪的性能也在不断的提升。微机械陀螺仪可以为惯性导航系统提供导航信息,同时还可以应用于汽车、消费电子应用中,用途十分广泛。通常情况下,接口电路往往会成为微机械陀螺仪的发展瓶颈,因此本论文研究其中最重要的模数转换器。Sigma Delta ADC(Analog-
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近年来,随着芯片集成程度的增高和So C(System-on-a-Chip,片上系统)技术的快速发展,微电子机械系统其中一个重要分支微机械陀螺仪的性能也在不断的提升。微机械陀螺仪可以为惯性导航系统提供导航信息,同时还可以应用于汽车、消费电子应用中,用途十分广泛。通常情况下,接口电路往往会成为微机械陀螺仪的发展瓶颈,因此本论文研究其中最重要的模数转换器。Sigma Delta ADC(Analog-to-Digital Converter,模数转换器)经常在带宽窄精度高的陀螺仪中被使用并占有重要的地位,本文致力于研究带通Sigma Delta ADC中的关键电路。具体研究内容如下:(1)阐述了ADC的基础知识,对比了过采样ADC相较于Nyquist ADC的优越性,介绍了Sigma Delta ADC的基础原理,包括噪声整形与过采样的原理。接着,分析了Sigma Delta ADC中连续时间和离散时间、单环和级联、一位和多位量化器的区别,最后根据设计要求,选择了一款离散时间的单环单比特量化器的带通Sigma Delta ADC结构。(2)通过使用MATLAB自带的Simulink仿真工具,对确定好的结构进行仿真,同时还优化了环路系数以保证各级积分器不发生过载,仿真的结果显示设计的方案具有可行性。(3)根据设计的要求,在0.18 um SMIC(Semiconductor Manufacturing International Corporation,中芯国际)BCD工艺下,设计Sigma Delta ADC中的关键模块包括运放、ADC开关、时钟发生模块和基准源电路,并使用Virtuoso下的Spectre工具进行仿真,最后的仿真结果表明满足设计的要求。(4)根据电路结构和版图绘制规则,对Sigma Delta ADC关键电路模块的版图进行绘制,并进行后仿真,仿真数据满足设计的指标要求。
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