16位sigma-delta数模转换器中模拟DAC及滤波器设计

摘要

数模转换器作为连接数字世界与模拟世界的桥梁，自上世纪四十年代发展至今，无论是数模转换器的结构或是性能都已发生巨大的变化，其不断优化的性能使其在航天、国防、汽车及电子消费产品等领域具有重要的应用。本文所设计的模拟DAC及滤波器是应用于16位sigma-delta数模转换器中，主要目的是将调制器输出的多比特数字信号转换为模拟信号，并滤去高次谐波。
　　本文电路设计部分主要包括数字电路与模拟电路两大模块：
　　数字电路部分主要是指DWA算法，包括：温度计译码器模块、4位加法器模块、以及对数移位电路模块；这部分模块主要功能是实现对单元电容的轮转选择，降低电容失配所带来的影响。
　　模拟电路部分包括：开关电容网络结构以及八阶巴特沃斯低通滤波器设计。其中开关电容电路中时序部分采用两相不交叠时钟；滤波器采用二阶经典A-M电路级联而成。所设计的滤波器-3dB频率为100KHz，二倍截止频率衰减为47.86dB。
　　最后将所有模块整合在一起得出数模转换器的斜波输出范围为6.589mV--4.777V，DNL为-0.38LSB，INL为-0.46LSB；在正弦输入信号为100KHz，时钟频率为5MHz的条件下，DAC的SFDR为90.33dB。为验证DWA算法的功效，在DAC中人为的加入失配，通过对比加入 DWA算法前后滤波器的输出频谱可知，DWA算法确实降低了失配误差，改善了数模转换器的性能。

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第1章 绪 论

1.1课题背景

1.2数模转换器发展综述

1.3国内外研究现状

1.4本课题研究内容

第2章 数模转换器工作原理

2.1 DAC的基本原理

2.2 Sigma-delta过采样DAC

2.3 DAC的性能参数

2.4 DAC中的动态器件匹配技术

2.5本章小结

第3章 模拟DAC及滤波器电路设计

3.1整体结构设计

3.2 DWA算法模块

3.3开关电容电路设计

3.4连续时间低通滤波器设计

3.5本章小结

第4章 DAC整体电路设计结果分析

4.1 DAC电路整体仿真

4.2 DWA算法的验证

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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