高精度Sigma-Delta A-D轉(zhuǎn)換器的設計與研究.pdf

1、航天科技的快速發(fā)展對電子器件的可靠性提出了新的要求?？臻g輻射損傷是電子器件失效的主要因素之一。
　　本論文主要針對應用于空間的高性能Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter，ADC）設計展開，并探討了抗輻射加固等問題。主要分為以下3個部分:
　　1、16位抗輻射Sigma-Delta調(diào)制器。為得到更精確的模型，利用MATLAB對非理想系統(tǒng)進行建模分析。采用的單環(huán)前饋四階結(jié)構(gòu)的有

2、效位數(shù)達到16.89位。采用了0.18μm絕緣體上硅（Silicon-On-Insulator，SOI）工藝實現(xiàn)了Sigma-Delta調(diào)制器電路與版圖。核心模塊包括:運算放大器、開關電容積分器、加法器、量化器、時鐘生成電路與時鐘驅(qū)動等。版圖面積為550μm×845μm。電路經(jīng)后仿真，在2kHz帶寬處噪底為-116dB，ENOB達到16.31位，動態(tài)范圍大于100dB，滿足設計規(guī)范。
　　2、兩種抗輻射帶隙基準加固電路。第一種是通

3、過三極管發(fā)射極電壓與輸出電壓的比例運算來消除三極管基極泄漏電流導致的誤差。第二種是利用NPN三極管電路吸收PNP三極管輻射后產(chǎn)生的基極泄漏電流，穩(wěn)定帶隙基準輸出。以上兩種加固方法均具有較好的抗輻射加固效果并通過仿真加以驗證。
　　3、Sigma-Delta數(shù)字抽取濾波器。數(shù)字抽取濾波器采用4級結(jié)構(gòu)，依次為:CIC濾波器、CIC補償濾波器、第一級半帶濾波器與第二級半帶濾波器。并將FIR濾波器結(jié)構(gòu)中的乘法器改進為布斯算法乘法器，能夠減