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(yīng)用于空間的高性能Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter,ADC）設(shè)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(guān)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(shè)計規(guī)范。2、兩種抗輻射帶隙基準加固電路。第一種是通過三極管發(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... 

【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 論文的研究背景
        1.1.1 技術(shù)背景
        1.1.2 項目背景
    1.2 Sigma-Delta轉(zhuǎn)換器發(fā)展
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題主要工作
    1.5 本文的內(nèi)容安排
2 Sigma-Delta技術(shù)簡介
    2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理
        2.1.1 采樣定理
        2.1.2 量化誤差
    2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的指標
        2.2.1 采樣率
        2.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器動態(tài)特性指標
        2.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器靜態(tài)特性指標
    2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的經(jīng)典結(jié)構(gòu)
        2.3.1 全并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.3.2 折疊式模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.3.3 流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.3.4 逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        2.3.5 Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器
    2.4 Sigma-Delta調(diào)制器基本技術(shù)
        2.4.1 過采樣技術(shù)
        2.4.2 噪聲整形技術(shù)
    2.5 Sigma-Delta調(diào)制器結(jié)構(gòu)研究
        2.5.1 單環(huán)高階Sigma-Delta調(diào)制器結(jié)構(gòu)
        2.5.2 多級結(jié)構(gòu)高階Sigma-Delta調(diào)制器
        2.5.3 連續(xù)時間Sigma-Delta調(diào)制器
        2.5.4 帶通Sigma-Delta調(diào)制器
3 傳統(tǒng)CMOS器件輻射效應(yīng)與SOI技術(shù)
    3.1 輻射環(huán)境
    3.2 傳統(tǒng)CMOS器件輻射效應(yīng)
        3.2.1 總劑量效應(yīng)
        3.2.2 單粒子效應(yīng)
    3.3 抗輻射加固技術(shù)
        3.3.1 體硅CMOS抗輻射加固技術(shù)
        3.3.2 SOI CMOS抗輻射加固技術(shù)
        3.3.3 改進的SOI CMOS結(jié)構(gòu)
4 Sigma-Delta非理想模型與系統(tǒng)級設(shè)計
    4.1 Sigma-Delta系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.1.1 Sigma-Delta調(diào)制器設(shè)計指標
        4.1.2 Sigma-Delta調(diào)制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        4.1.3 Sigma-Delta調(diào)制器系數(shù)確定
    4.2 Sigma-Delta非理想模型設(shè)計
        4.2.1 采樣時鐘與采樣開關(guān)的非理想性
        4.2.2 運放的非理想性
    4.3 Sigma-Delta非理想模型仿真結(jié)果
5 Sigma-Delta ADC調(diào)制器與抗總劑量帶隙基準電路設(shè)計
    5.1 Sigma-Delta ADC調(diào)制器電路結(jié)構(gòu)
    5.2 Sigma-Delta ADC調(diào)制器電路模塊設(shè)計
        5.2.1 運算放大器設(shè)計
        5.2.2 積分器設(shè)計
        5.2.3 量化器設(shè)計
        5.2.4 無源加法器設(shè)計
        5.2.5 兩相非交疊時鐘產(chǎn)生電路設(shè)計
    5.3 抗總劑量輻射帶隙基準電路加固設(shè)計
        5.3.1 帶隙基準總劑量輻射機理
        5.3.2 第一種帶隙基準輻射加固電路
        5.3.3 第二種帶隙基準輻射加固電路
        5.3.4 帶隙基準輻射加固電路仿真
    5.4 Sigma-Delta ADC調(diào)制器電路整體結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果
6 Sigma-Delta ADC數(shù)字降采樣濾波器設(shè)計
    6.1 Sigma-Delta ADC數(shù)字降采樣濾波器結(jié)構(gòu)
    6.2 Sigma-Delta ADC數(shù)字降采樣濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計
        6.2.1 CIC濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計
        6.2.2 CIC補償濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計
        6.2.3 兩級半帶濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計
    6.3 Sigma-Delta ADC數(shù)字降采樣濾波器代碼設(shè)計與仿真結(jié)果
        6.3.1 FIR濾波器結(jié)構(gòu)算法改進
        6.3.2 各級濾波器代碼仿真結(jié)果
        6.3.3 濾波器代碼整體仿真結(jié)果
7 Sigma-Delta ADC調(diào)制器版圖設(shè)計與后仿真
    7.1 Sigma-Delta ADC調(diào)制器版圖設(shè)計
    7.2 Sigma-Delta ADC調(diào)制器版圖后仿真
8 結(jié)論
    8.1 論文工作總結(jié)
    8.2 進一步展望
參考文獻
附錄A
附錄B
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3193301