应用于电容式触摸控制IC的Sigma_Delta调制器的研究设计

摘要

自从2007年苹果推出首款触摸智能手机以来，触摸技术开始进入到消费类电子市场并很快的融入到人们的日常生活所需要的电子类产品中。触摸技术的种类繁多，有电阻式、声波式、红外线式、电容式等等。当前市场上最流行的当属电容式触摸技术。
　　作为在触摸IC数据转换当中扮演重要角色的ADC自然成为了最重要的组成部分。传统的奈奎斯特型ADC对工艺的要求比较高，因为模拟电路的元器件的匹配性会影响转换的精度。而基于过采样技术和噪声整形技术的Sigma_Delta ADC对工艺的要求不高，即它对元器件的匹配性要求不高，而且这种结构的ADC的模拟电路元器件比较少，转换精度高，比较容易实现，成本较低，在模数转换的部件中已经得到广泛的应用。
　　本文首先介绍了电容式触摸控制的基本原理，然后介绍了ADC的基本理论和基本特性，以及Sigma_Delta ADC调制器中所采用的过采样技术和噪声整形技术。在此基础上提出了一阶3bits量化的连续时间型Sigma_Delta ADC，通过建立整个系统的模型，通过仿真验证，系统信噪比可以达到50dB，可以实现8位的精度。
　　着重讲述了本文采用的一阶3bits量化的连续时间型Sigma_Delta ADC框架下的各个模块的设计，主要模块有：共模电压模块、带隙基准电压源和电流源、积分器、比较器、时钟产生电路以及DAC的设计。通过EDA软件仿真，得到了各个模块仿真结果，以及调制器的总体仿真结果，达到设计要求。在此之后，对电路的版图进行设计，重点介绍了带隙基准源、运算放大器、比较器三个重要模块的版图设计。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 Sigma_Delta ADC的发展历程及研究现状

1.3 本文的研究目标及主要工作

1.4 论文的组织框架

第二章 Sigma_Delta ADC的基本概念

2.1 ADC概述

2.2 Sigma_Delta A/D转换器

2.3本章小结

第三章 Sigma_Delta调制器系统结构设计

3.1 Sigma_Delta调制器的基本类型

3.2 MATLAB建模与仿真

3.3本章小结

第四章 调制器的电路设计和模块仿真

4．1 带隙基准模块的设计

4.2共模电平产生电路的设计

4.3积分器的设计

4.4量化器的设计

4.5 时钟产生电路的设计

4.6 DAC的设计

4.7电路设计的总体仿真

4.8本章小结

第五章 版图设计

5.1带隙基准的版图设计

5.2积分器中运放的版图设计

5.3比较器的版图设计

5.4本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文