硅陀螺用16位500KHz數(shù)模轉(zhuǎn)換器設(shè)計.pdf

1、MEMS微機械陀螺具有集成化、微型化、智能化、功耗低、高可靠性等優(yōu)點,被廣泛運用在航天航空領(lǐng)域、汽車工業(yè)、軍事裝備和電子產(chǎn)品中。隨著科技的進步和人們需求的日益提高,對陀螺性能要求變得越來越高。因此,硅陀螺的數(shù)字化就顯得極為重要,它能大幅提高其性能。在硅陀螺接口電路中,數(shù)模轉(zhuǎn)換器的精度水平對系統(tǒng)性能有顯著影響。本課題主要針對硅陀螺接口電路中數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行研究,深入分析并設(shè)計實現(xiàn)了插值濾波器、sigma-delta調(diào)制器、低位DAC模擬重構(gòu)

2、濾波器三大重要模塊。
　　插值濾波器實現(xiàn)了64倍的插值功能,采用三級級聯(lián)的方式,對每一級FIR濾波器詳細地介紹了設(shè)計流程。第一級為半帶濾波器實現(xiàn)2倍插值功能,通過FDAtool工具,設(shè)計了一個58階的半帶濾波器,其通帶和阻帶紋波都在1e-4dB以內(nèi),并且阻帶衰減達到了97dB。第二級采用1/4帶濾波器實現(xiàn)4倍插值功能,設(shè)計了一個33階的插值濾波器,阻帶衰減為105dB。最后一級為采樣保持電路,利用時鐘變頻實現(xiàn)8倍插值功能。利用si

3、mulink仿真,驗證了濾波器符合設(shè)計要求,采樣系統(tǒng)對稱的折疊結(jié)構(gòu)仿真,節(jié)省了乘法器的使用個數(shù)。所設(shè)計的插值濾波器信號帶寬為100KHz,信噪比達到106dB。
　　根據(jù)系統(tǒng)的要求確定了調(diào)制器的參數(shù),選取了過采樣率為64的5階CIFB結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)噪聲整形功能。通過STF與NTF的設(shè)計,得到調(diào)制器的參數(shù),對參數(shù)進行了CSD碼分解,并且驗證了穩(wěn)定性。通過仿真,調(diào)制器的信噪比為119.7dB,有效位數(shù)達到了19.59bits,較好的滿足了

4、系統(tǒng)的需求。
　　sigma-delta數(shù)模轉(zhuǎn)換器的模擬部分采用開關(guān)電容技術(shù)實現(xiàn),完成了由調(diào)制器產(chǎn)生的高跳變率的“0,1”信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程,其后為模擬低通濾波器以濾除高頻段的量化噪聲,根據(jù)需求和復(fù)雜度的綜合考慮,選擇了5階切比雪夫Ⅱ濾波器。最后對模擬部分重要的相關(guān)電路進行了設(shè)計與仿真。
　　本課題從理論到設(shè)計系統(tǒng)完成了硅陀螺接口電路中sigma-delta DAC的設(shè)計,并且總結(jié)出一套系統(tǒng)設(shè)計方法,根據(jù)這個方法能快速