基于双积分原理ADC的设计

毕业论文开题报告
题目名称基于双积分原理ADC的设计院（系）物理科学与技术学院
专业班级应物11003班
学生姓名
指导教师李林
辅导教师李林
开题报告日期 2015年4月2日
基于双积分原理ADC的设计
学生：郑重，长江大学，物理科学与技术学院
指导老师：李林，长江大学，物理科学与技术学院
一、题目来源
结合工程实际应用
二、研究目的和意义
目前根据ADC的分辨率、转换速率以及功耗等指标，大致可将ADC划分为积分型ADC、逐次逼近型ADC、流水线型ADC、闪烁型ADC以及Σ-△型ADC。

在这几类ADC中，积分型ADC中的双积分ADC应用非常广泛。

它主要由1个带有输入切换开关的模拟积分器、1个比较器和1个计数单元构成，通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。

与此同时，在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。

积分型ADC两次积分的时间都是利用同一个时钟发生器和计数器来确定，因此所得到的表达式与时钟频率无关，其转换精度只取决于参考电压。

此外，由于输入端采用了积分器，所以对交流噪声的干扰有很强的抑制能力：能够抑制高频噪声和固定的低频干扰(如50Hz或60Hz)，适合在嘈杂的工业环境中使用。

这类ADC分辨率高，可达22位，还具有功耗低、成本低等特点。

大量应用于低速、精密测量等领域，如现有工业、民用仪器仪表中。

三、阅读的主要参考文献及资料名称
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[3] 许居衍，徐世六．关于AD与DA转换器发展方向的一些思考[D] ．微电子学，
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[4] 姚建清．国内CMOS ADC研发动态[D]．电子产品世界．2007(7)：62-63
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[18]Jhon F .Wakerly著，林生等译，《数字设计原理与实践》[M]，北京：机械工业出
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[19]A．Hastings．The Art of Analog Layout(影印版)．北京：清华大学出版社，2004
[20]C．Saint，J．Saint．IC Mask Design(影印版)．北京：清华大学出版社，2004
四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向
随着计算机技术、自动化技术、信号处理技术、微电子技术的不断发展，集成电路的应用不断在各个领域起到至关重要的作用，在军用、民用领域，各种电子设备时时刻刻更新换代，先进的电子系统中都希望由最好的电子设备组成，这使得ADC 和DAC 不断向高速、高分辨率的方向发展。

国内的集成电路产业起步较晚，同时也限制ADC 的发展，主要集中在低端的产品领域，但随着国内经济的发展，国家对集成电路产业的大力支持，使得ADC 越来越受重视，在这方面，国内的科研设备越来越好，科研力度也越来越大，目前已研制出的ADC 的分辨率在10、12、14、16 和18 位，但其中也存在很多不足，需要进一步的研究和完善，许多产品由于种种原因未能进入市场形成自主的品牌。

在业内，国外的公司的产品几乎占领了国内的整个高端市场。

ADI、TI 等国外大公司纷纷堆出先进的产品，以速度更高、分辨率更快为标准。

如TI公司推出的ADS系列芯片，例如，ADS1225过采样ADC芯片，其分辨率高达 24 位，采样频率为30kHz，功耗仅为 38mV。

如ADI公司推出的 AD 系列芯片，例如 AD7703 芯片，其分辨率为20，采样频率为4kHz，功耗为 37mV。

由此可以看出，国外的 ADC 产品不论在分辨率、采样率还是功耗方面都比国内的产品要超出很多，均达到了一个很高的水平。

虽然国外先进产品的性能非常好，但同时其价格昂贵，有些并不适合国内一
些电子公司和某些特定部门的需求，此时，为适应国内的市场，自主设计和生产的高速高精度的 ADC 对国内的 ADC 产业的发展有着至关重要的意义。

五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路
（一）研究内容：
（1）分析双积分ADC 系统的组成及实现原理；
（2）理解系统的各项性能指标；
（3）研究分析各种系统架构的特点并确定系统结构。

（二）关键问题：
（1）对ADC 的模拟部分的设计；
（2）数字部分的逻辑验证。

（三）解决思路：
双积分型（V-T 变换型）
先将V 转换成与之成正比的时间宽度信号，然后在这个时间内用固定频率脉冲计数
I O T I I O I I L V V V RC
T dt R V C V V T T V S S V ∝-=-=→=⎰所以不变
期间的积分，积分器作固定时间第一步，断开转换开始起始状态：计数器清零
10111101)(,1.2.1
I REF
I REF I T REF O O REF
I V V T T T RC V T RC V T RC
V dt R V C V V V S 121210010
2=⇒==-==-→⎰积分器作反相积分，至第二步： I REF C C C C C V V T T f T D f T f T 122)1(===
则脉冲计数，期间用固定的频率令计数器在
I REF
C V V N
D NT T =⇒=1若
六、完成毕业论文所必须具备的工作条件及解决的办法
（一）工作条件：
1、具备与本研究有关的国内外期刊、电子文献资料、相关专业图书考料；
2、学校机房与学院机房提供上机条件；
（二）解决办法：
1.到本校图书馆和学院资料室进行国内外期刊、电子文献资料、相关专业图书考料等大量文献阅览；
2.上机时长约100时；
3.在实验室中熟悉实验系统、收集数据；
七、工作的主要阶段、进度与时间安排
1、1月15日— 4月2日完成任务书、开题报告和PPT，准备开题报告答辩；
2、4月3日— 4月24日结合教材和相关资料书熟悉双积分型ADC系统设计原理，研究分析各种系统架构的特点并确定系统结构；
3、4月25日— 5月17日开展实验设计、仿真和计算，写出论文初稿；
4、5月18日— 5月28日修改论文初稿并定稿，准备论文答辩。

八、指导教师审查意见
指导教师：
年月日。