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

1、MEMS微機(jī)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(diǎn),被廣泛運(yùn)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(jìn)步和人們需求的日益提高,對(duì)陀螺性能要求變得越來(lái)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(duì)系統(tǒng)性能有顯著影響。本課題主要針對(duì)硅陀螺接口電路中數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行研究,深入分析并設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)現(xiàn)了64倍的插值功能,采用三級(jí)級(jí)聯(lián)的方式,對(duì)每一級(jí)FIR濾波器詳細(xì)地介紹了設(shè)計(jì)流程。第一級(jí)為半帶濾波器實(shí)現(xiàn)2倍插值功能,通過FDAtool工具,設(shè)計(jì)了一個(gè)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(dá)到了97dB。第二級(jí)采用1/4帶濾波器實(shí)現(xiàn)4倍插值功能,設(shè)計(jì)了一個(gè)33階的插值濾波器,阻帶衰減為105dB。最后一級(jí)為采樣保持電路,利用時(shí)鐘變頻實(shí)現(xiàn)8倍插值功能。利用si

3、mulink仿真,驗(yàn)證了濾波器符合設(shè)計(jì)要求,采樣系統(tǒng)對(duì)稱的折疊結(jié)構(gòu)仿真,節(jié)省了乘法器的使用個(gè)數(shù)。所設(shè)計(jì)的插值濾波器信號(hào)帶寬為100KHz,信噪比達(dá)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(lái)實(shí)現(xiàn)噪聲整形功能。通過STF與NTF的設(shè)計(jì),得到調(diào)制器的參數(shù),對(duì)參數(shù)進(jìn)行了CSD碼分解,并且驗(yàn)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(dá)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(shí)現(xiàn),完成了由調(diào)制器產(chǎn)生的高跳變率的“0,1”信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)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?yàn)V波器。最后對(duì)模擬部分重要的相關(guān)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)與仿真。
　　本課題從理論到設(shè)計(jì)系統(tǒng)完成了硅陀螺接口電路中sigma-delta DAC的設(shè)計(jì),并且總結(jié)出一套系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,根據(jù)這個(gè)方法能快速