一种带LCD驱动的积分型A/D转换器的设计

摘要

现实世界中很多物理量是模拟的，要想使用数字信号处理技术对它们进行处理，需要先用模数转换器(A/D转换器)将模拟信号转换为数字信号。随着电子技术的发展，模数转换器也在朝着高速、高精度的方向快速发展。模数转换有多种方式，在实际应用中要根据不同的应用场合选择合适的转换方式，以达到高效、低成本的目的。在众多的模数转换器中，积分型模数转换器具有抗干扰能力强、分辨精度高、成本低等优点，被广泛地应用于制造低速、高分辨率的测量仪表。 本文首先分析比较了几种主流的A/D转换技术，然后着重讲述了双积分A/D转换器的原理，最后通过各个模块的优化设计，得到了一个在9V单电源下工作的高性能积分型A/D转换器。最大显示值为±19999，精确度为0.005％。电路结构包括模拟和数字两大部分，模拟部分包括放大器、比较器、积分器，带隙基准源等主要模块，数字部分包括控制逻辑、计数器和显示驱动等主要模块． 在设计中，采用了逐次积分技术对过冲电压做了进一步处理，提高了转换器的分辨率，同时采用数字自动归零技术消除失调电压，既省去了外围元件，又改善了转换器的噪声，当量程为200mV时，转换器的分辨率可以达到10μV。转换器同时集成了LCD驱动电路和基准电压源，只需外接几只阻容元件就可以工作。 整个的电路设计是基于标准3μm的Al栅CMOS工艺，利用Cadence环境下Hspice仿真器对电路进行模拟仿真。通过对系统进行的整体仿真，结果表明，所设计电路性能基本上可以达到应用要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 A/D转换器的现状与发展趋势

1.2论文的意义和工作背景

1.3本文的主要工作和章节安排

第二章 双积分A/D转换器的基本原理

2.1 A/D转换器的主要参数

2.2双积分A/D转换器的基本原理

2.3提高分辨率的方法

2.3.1逐次积分技术(successive integration)

2.3.2数字自动归零技术(digital aulto-zeroing)

第三章 模拟电路设计与仿真

3.1模拟部分整体电路

3.2缓冲器和积分器

3.3比较器

3.4其它子电路模块

3.4.1 CMOS开关

3.4.2模拟公共端和数字地

3.5逐次积分

3.6带隙基准电路

3.6.1带隙基准源原理

3.6.2带隙基准源

3.7仿真结果

3.7.1运算放大器的仿真

3.7.2 Vb的仿真

3.7.3 COMMON的仿真

3.7.4比较器2的仿真

3.7.5逐次积分的仿真

3.7.6带隙基准的仿真

第四章 数字电路设计与仿真

4.1数字部分整体设计

4.2结果计数器

4.3时序编码器和控制逻辑

4.4显示驱动

4.4.1编码器组

4.4.2多路复用器

4.4.3分压电路

4.4.4显示驱动

4.5系统仿真

第五章 版图设计

5.1 CMOS工艺简介

5.2设计技术

5.2.1匹配设计

5.2.2抗干扰设计

5.2.3布局考虑

5.3电路部分版图

第六章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果