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ΔΣ调制器模块研究及小数型频率合成器的行为建模

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ΔΣ调制器模块研究及小数型频率合成器的行为建模

作者：吕波天津大学

学位级别：硕士

随着现代通讯技术的发展,使得高性能频率合成器的研究成为热点。在这种背景下,出现了锁相环小数型频率合成器,它虽然克服了锁相环整数型频率合成器带宽小、相位噪声大等缺点,但有自身的不足——小数杂散,随之而来诞生了各种减小或消除... 详细信息

随着现代通讯技术的发展,使得高性能频率合成器的研究成为热点。在这种背景下,出现了锁相环小数型频率合成器,它虽然克服了锁相环整数型频率合成器带宽小、相位噪声大等缺点,但有自身的不足——小数杂散,随之而来诞生了各种减小或消除小数杂散的技术,其中ΔΣ调制技术是比较成功的一种技术。本文主要研究了两方面的内容:1.针对锁相环小数型频率合成器,对应用其中的ΔΣ调制器进行了详细的研究,具体分析了两种典型结构(MASH和多位高阶)的各自优缺点,并给出了仿真结果进行比较。最终,根据项目需要,本文设计实现了一个四级MASH结构的ΔΣ调制器。2.为了对锁相环小数型频率合成器进行快速仿真,本文针对一般的小数型频率合成器分别设计了时域模型和频域相位噪声分析模型,工具为Matlab和Simulink。通过这两个模型,可以快速地对锁相环小数型频率合成器进行瞬态分析和相位噪声分析。对于400MHz左右的输出频率,时域模型对其进行50μs的瞬态仿真大约需要45s的时间。频域模型可以在一两秒内迅速给出相位噪声频谱。因而这两个模型可以很好地指导我们进行系统设计,快速确定各模块的指标或进行模块参数的调整。

关键词：小数型频率合成器 ΔΣ调制器锁相环行为仿真相位噪声

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连续型ΔΣ调制器设计综述

电子技术应用 2015年第6期41卷 6-8,12页

作者：徐伟黄乐天吕立山李强上海华虹宏力半导体制造有限公司上海201203 电子科技大学微电子与固体电子学院四川成都610054

ΔΣ调制器作为数字转换器中重要的类型,以其较高精度及对CMOS工艺演进的更强适应性得到广泛应用。阐述了ΔΣ调制器中连续型的ΔΣ调制器的主要设计要点,介绍了国内外在连续型ΔΣ调制器上的研究现状,并对相应设计方法进行分类总结。... 详细信息

ΔΣ调制器作为数字转换器中重要的类型,以其较高精度及对CMOS工艺演进的更强适应性得到广泛应用。阐述了ΔΣ调制器中连续型的ΔΣ调制器的主要设计要点,介绍了国内外在连续型ΔΣ调制器上的研究现状,并对相应设计方法进行分类总结。分析了连续ΔΣ调制器的工作原理、系统结构、电路误差及模型,对其发展趋势以及面临的挑战进行了总结。结果说明合理地利用新工艺及新型积分器可以有效提高连续型ΔΣ调制器的带宽及能效。

关键词： ΔΣ调制器量化器压控振荡器带宽功耗

一种双模可配置Delta-Sigma调制器的设计

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微电子学与计算机 2016年第12期33卷 42-46页

作者：闫宁李冬梅李国林清华大学电子工程系北京100084

本论文提出了一种双模可配置Delta-Sigma(ΔΣ)调制器,该调制器可配置为两种结构:适用于低频高精度应用的3阶4比特量化的结构和适用于高频低精度应用的2阶4比特量化的结构.调制器在两种模式下复用了包括开关和电容在内的绝大部分电路模... 详细信息

本论文提出了一种双模可配置Delta-Sigma(ΔΣ)调制器,该调制器可配置为两种结构:适用于低频高精度应用的3阶4比特量化的结构和适用于高频低精度应用的2阶4比特量化的结构.调制器在两种模式下复用了包括开关和电容在内的绝大部分电路模块,并采用了一种高效的运算放大器(OTA)结构和带有输入失调校准技术(IOS)的比较器结构,此外还引入了动态元件匹配(DEM)电路来减小电容失配的影响.本设计使用的是0.18μm的CMOS工艺,调制器在两种模式下分别可以达到77.1dB和108.9dB的峰值信号谐波失真比(SNDR),对应的输入信号带宽分别为1.25 MHz和39kHz,芯片的整体功耗为12mW.

关键词： ΔΣ调制器双模可配置开关电容比较器

瑞萨电子推出业界领先高精度光隔离调制器ΔΣ用于工业自动化应用

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世界电子元器件 2020年第9期 37-37页

全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子集团(TSE:6723)今日宣布推出RV1S9353A光隔离ΔΣ调制器。与其它10MHz时钟输出光隔离器件相比,RV1S9353A可达到业界领先高精度。该产品包含具有13.8位(典型值)ENOB的精密模数转换器,可将模拟电... 详细信息

全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子集团(TSE:6723)今日宣布推出RV1S9353A光隔离ΔΣ调制器。与其它10MHz时钟输出光隔离器件相比,RV1S9353A可达到业界领先高精度。该产品包含具有13.8位(典型值)ENOB的精密模数转换器,可将模拟电压输入转换为跨隔离栅的1比特位数据流输出。RV1S9353A可直接连接到RZ/T MPU、RX72M MCU或其它带有数字滤波器的MPU、MCU、So C和FPGA,适用于机械臂控制器以及一系列智能工厂设备中的AC伺服控制器和NC伺服控制器。

关键词：数字滤波器模数转换器 ΔΣ调制器伺服控制器自动化应用光隔离电压输入智能工厂

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MEMS陀螺仪高精度低噪声检测电路设计

哈尔滨工业大学学报 2024年

作者：赵毅强寇诗逸叶茂天津大学微电子学院天津市成像与感知微电子技术重点实验室(天津大学)

为满足电容式MEMS陀螺仪低噪声，高精度的检测需求，设计了一款基于开关电容结构的全差分检测电路，主要包括电容检测和数字量化处理两部分。电容检测电路采用离散时间电容电压（C/V）转换方案，提出将高频载波调制和相关双采样技术相... 详细信息

为满足电容式MEMS陀螺仪低噪声，高精度的检测需求，设计了一款基于开关电容结构的全差分检测电路，主要包括电容检测和数字量化处理两部分。电容检测电路采用离散时间电容电压（C/V）转换方案，提出将高频载波调制和相关双采样技术相结合的方式，有效降低了低频噪声的干扰。量化电路采用一款4阶4 bit单环前馈结构的带通ΔΣ调制器，输入信号前馈通路的引入提高了系统的稳定性，内部多位量化器有效提高了信噪比。系统在保持低功耗的同时实现了高精度输出。基于0.18μm BCD工艺，在5 V电源电压下，对整体电路进行仿真验证。仿真结果表明，检测电路灵敏度可以实现10 mV/fF，在谐振频率5 kHz处，等效输入电容噪声为0.062 aF/√(Hz)。最终在100 Hz带宽范围内，读出信号量化精度可以达到15 bits。与传统的MEMS陀螺仪检测电路相比，该电路具有更低的噪声和更高的量化精度，能够满足高精度检测应用需求。

关键词：电容检测电路 MEMS陀螺仪 ΔΣ调制器相关双采样低噪声高精度

10GHz低相噪扩频时钟发生器的设计与实现

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湖南大学学报（自然科学版） 2016年第2期43卷 109-114页

作者：曾云邱玉松张锋夏宇湖南大学物理与微电子科学学院湖南长沙410082

基于55nm CMOS工艺设计并制造了一款小数分频锁相环低相噪10GHz扩频时钟发生器(SSCG).该SSCG采用带有开关电容阵列的压控振荡器实现宽频和低增益,利用3阶MASHΔΣ调制技术对电路噪声整形降低带内噪声,使用三角波调制改变分频系数使扩频... 详细信息

基于55nm CMOS工艺设计并制造了一款小数分频锁相环低相噪10GHz扩频时钟发生器(SSCG).该SSCG采用带有开关电容阵列的压控振荡器实现宽频和低增益,利用3阶MASHΔΣ调制技术对电路噪声整形降低带内噪声,使用三角波调制改变分频系数使扩频时钟达到5 000×10^(-6).测试结果表明:时钟发生器的中心工作频率为10GHz,扩频模式下峰值降落达到16.46dB;在1 MHz频偏处的相位噪声为-106.93dBc/Hz.芯片面积为0.7mm×0.7mm,采用1.2V的电源供电,核心电路功耗为17.4mW.

关键词：扩频时钟发生器锁相环 ΔΣ调制器相位噪声

一种对小数N分频PLL的自抖动和时钟优化方法

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无线电工程 2023年第8期53卷 1844-1852页

作者：陈祥雨东南大学外国语学院江苏南京211189

提出了一种针对小数频率综合器的自抖动和时钟优化方法,该方法可以降低ΔΣ小数N分频锁相环(Phase Locked Loop,PLL)分数杂散,降低其带内相位噪声。小数ΔΣ调制器是一种有限状态机,其输出信号具有不可避免的周期性。因此,需要添加抖动... 详细信息

提出了一种针对小数频率综合器的自抖动和时钟优化方法,该方法可以降低ΔΣ小数N分频锁相环(Phase Locked Loop,PLL)分数杂散,降低其带内相位噪声。小数ΔΣ调制器是一种有限状态机,其输出信号具有不可避免的周期性。因此,需要添加抖动序列以破坏周期性循环。设计了一种自抖动方法,该方法不需要通过外部电路来生成抖动。为了减少PLL的非线性对量化噪声的频谱搬移,利用高频时钟同步技术改善PFD量化效果。整个ΔΣ小数N分频PLL均采用了SMIC 0.18μm的CMOS工艺设计。仿真结果显示,设计的频率综合器覆盖了1.5~2.1 GHz的调节范围,在100 kHz偏移下的相位噪声小于-95 dBc/Hz,在1 MHz偏移下的噪声小于-110 dBc/Hz。在1.8 V的电源电压下,功耗仅为14.4 mW。

关键词：小数N分频PLL ΔΣ调制器自抖动时钟优化低功耗多模分频器

一种使用时间斜移整形技术的ΔΣ时间数字转换器

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微电子学与计算机 2017年第11期34卷 43-47页

作者：韩威力林福江中国科学技术大学电子科学与技术系安徽合肥230026

本文提出了一种使用门控环形振荡器及时间斜移整形技术的2-0级联结构的ΔΣ型TDC.该TDC使用了一个环形DTC和基于时间寄存器的时域加法器,DTC通过与GRO-TDC共享量化器从而无需校准并且降低了功耗.通过将GRO量化器的输出分割为MSB和LSB部... 详细信息

本文提出了一种使用门控环形振荡器及时间斜移整形技术的2-0级联结构的ΔΣ型TDC.该TDC使用了一个环形DTC和基于时间寄存器的时域加法器,DTC通过与GRO-TDC共享量化器从而无需校准并且降低了功耗.通过将GRO量化器的输出分割为MSB和LSB部分,环形DTC的精度要求被进一步降低.利用该时间斜移整形技术,GRO的时间斜移误差被一阶整形,同时死区效应被解决.与此同时,实现了量化噪声的二阶整形.该项技术易于在宽带和低功耗方面得到应用.

关键词：时间数字转换器时间斜移门控振荡器 ΔΣ调制器噪声整形

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无缆遥测地震仪网络同步采样技术

仪表技术与传感器 2009年第3期 15-18页

作者：杨泓渊韩立国林君陈祖斌吉林大学地球探测科学与技术学院吉林长春130026 吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室吉林长春130026

当前大规模分布式测试网络均通过有线连接或无线通讯方式组网,通过同步时钟协议或专用信号线实现时钟同步,文中提出了无通讯链路连接的大型分布式测试网络的同步采样问题,并通过改进RTC的自锁时精度,将GPS同步定位技术和高精度RTC自锁... 详细信息

当前大规模分布式测试网络均通过有线连接或无线通讯方式组网,通过同步时钟协议或专用信号线实现时钟同步,文中提出了无通讯链路连接的大型分布式测试网络的同步采样问题,并通过改进RTC的自锁时精度,将GPS同步定位技术和高精度RTC自锁时相结合,解决了无缆遥测地震仪网络的同步采样技术难题。根据误差分析,在双时标同时应用时,野外施工同步精度优于+3.2μs.测试结果表明:该方法达到了无缆遥测地震仪的同步采样要求,通用性强,可广泛应用于同类测控网络。

关键词：无缆遥测地震仪 ΔΣ调制器同步采样 GPS RTC