CHƯƠNG 1. GIỚI THIEU DE 'TÀ Ì. Tính cấp thiết của luận VAI. Mục tiêu của luận văn.
Nhiệm vụ của luận văn. --- -- cc CC TS HY SH KH TK kh kh nh cu 3 1. Phương pháp nghiên cứu. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.
Đóng góp của luận văn. Bố cục của luận văn. TS ng H1 STHnT S11 ST Hn TT 1111k TH nhe 6 CHUONG 2. NGHIEN CUU KHOI CHUYEN DOI TIN HIEU TUONG TU - `9.
Khao sat cac dang mach chuyén đồi tin hiệu tương tự - SO ooccccccccccceteseeseseseees 8 2. Giới thiệu chung về ADC oo. cccccccccccnencne cee ceeeeenseeeeesceeeeeeaeeeeeseeesesseeessenseaaees 9 2. ccc ce ences cee ceeeeeneeeeeseeeesaeseeeeeeeeeseseeeeeeeesaaaes 10 “801 xi2 (009.
Các thông số cơ bản của mạch chuyển đổi tín hiệu tương tự - SỐ. Biểu đồ so sánh thông số của các dạng ADC. Mạch chuyền đổi tín hiệu tương tự sang số dạng >A — TA ADC. ADC sử dụng tan số lay mẫu băng tần số Nyquist.
Phương pháp quá lây mẫu và định dạng nhiễu trong YA ADC. Phương pháp quá lấy mẫu. ---- SE E1EEEEE 1E 1111511111111 ceeg 18 2. Phương pháp quá lay mau kết hợp định dang nhiễu trong EA ADC.
Một số nghiên cứu vi mạch chuyền đổi tín hiệu tương tự - số dang XA. Nghiên cứu mach YA ADC 12 bit của nhóm tác gia Gerhard Mitteregger. Nghiên cứu mach YA ADC 12 bit của tác gia M. Thống kê các nghiên cứu và sản phẩm thương mạii.
Tổng kết chương. DE XUẤT CẤU TRÚC MACH ZA ADC. Dé xuất thiết kế mạch điều chế XA. Mạch điều chế ĐA bậc cao.-- -- Sa TH 1111551131151 155 15511 tr eki 25 3.
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạch điều chế XA. Dé xuất thông số thiết kế mạch điều chế XA. Số bit lượng tửỬ. Tỷ số quá lây mẫu và số bậc mạch điều chế.
Lựa chọn các hệ sỐ. Mô phỏng hệ thống mạch điều chế EA trên Simulink/Matlab. Đề xuất thiết kế bộ lọc giảm mẫi. ---- 2 St n SE SE E21 EEEEEEEEEErkrt ru 38 3.
Tổng kết chương .-- + c2 S11 E11111111E11111511111111 101 11112111110 tx tre 39 Vi CHƯƠNG 4. THIẾT KE MACH XA ADCC. Thiết kế mạch điều chế ZA. Thiết kế mạch khuếch đại vi sai.
22 Sa TS S3 5315315811511 E5E5 xxx. Thiết kế mạch đóng ngắt và mạch chuyền đổi tín hiệu số - tương tự DAC. ¬— cece een EG EEE EE ELLA GEE EE EOEEL GAGES EE EOE EA GAG GEE SEES CELA LAG EEE EES CEA EAGGEEEEeed OE ctaaGEGEeeeE eds 42 4. Thiết kế mạch lượng tite.
Thiết kế mach tạo xung clock 2 pha không chồng lấp. Thiết kế các khối tích phân cho mạch điều chế SA bậc 3. Khối tích phân thứ nhất trong mạch điều chế ĐA bậc 3. Khối tích phân thứ hai trong mạch điều chế DA bậc 3.
Khối tích phân thứ ba trong mạch điều chế DA bậc 3. Thiết kế mach điều chế LA bậc 3 oe. ceeececc ees tesectesteeseeeeeeeesseeseeseeeeeeeee 54 4. Thiết kế bộ lọc giảm MAU .-- + 2 11x11 SE SE K1 1111111211111 8E prrki 55 4.
Thiết kế mạch đồng bộ tín hiệu ngõ vào. Thiết kế mach giải Imã. Thiết kế bộ lọc CÍC. Thiết kế bộ lọc FIR.
Thiết kế bộ lọc giảm mẫu. Mạch chuyển đồi tín hiệu tương tự - số ang >~A. Tổng kết chương .----- S211 1111111151111 1211111110111 E8 g1 ng 64 CHƯƠNG 5. KET QUA MO PHỎÒNG.
Kết quả mô phỏng mạch điều chế XA. Kết qua mô phỏng môi trường lý tuONg. Kết quả mô phỏng PVT oui. Kết quả mô phỏng post-layout.
Kết quả mô phỏng mach lọc giảm mẫu.--- + 2 SE E‡EEEvE+ErErkrzsree 73 5. Kết quả mô phỏng mach lọc CÍC.-- ¿+ +k+x+E EE£EEE+E+EEeEeEerrkerekred 74 5. Kết quả mô phỏng mạch loc CIC kết hợp mach lọc FIR. Mô phỏng mach lọc FTR.
Mô phỏng kết hợp mach loc CIC va FIR. Kết quả mô phỏng mạch TA ADC. So sánh với các nghiên cứu, san phẩm thương mai khác. Tổng kết chương.--- c- csEx kề 1111211511111 1111115111 111111111118 E HH ng 81 KET LUẬN VA HUONG PHAT TRIEN DE TÀ [.
Hướng phát triển dé tải. - --- 5 S111 E111 E1112111 2121 81810111118 Hyu 83 TÀI LIEU THAM IKHẢOO.e£S+ ses 84 PHAN LY LICH TRÍCH NGANG. 2< 5 << s52 9 SE 9 e9 xe sea 85 PHU LUC Í. 88 vill DANH MỤC HÌNH VE Hình 1.
Các ứng dụng được sử dụng khi xây dựng thành phố thông minh [1]. Cau trúc khối thu của chip thu phát cao tần Sub-GHZ. Thống kê các bài báo về 4 loại ADC điển hình theo thời gian từ nguồn [2] ¬— eee e need LEE EE ee EEE G AGES EE ESEEGAGEEEEESEEEGGGEEEE ESSE E LAG GEES Ee cEAAG GHEE Efe cEOtaG GEE Ee feta naaGEeeeeeeneaa® 5 Hình 1. Thống kê các nghiên cứu trong giai đoạn trước 2018 va giai đoạn 2018- 20 1.
Một số công ty thiết kế vi mach tại các thành phố lớn. Quá trình chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số. Cau trúc cơ ban của mach chuyền đổi flash ADC.cecceceeeeeeeeeeee eee 9 Hình 2. Cau trúc kinh điển của mach chuyển đôi SAR ADC.
Cau trúc mach pipelined ADC .--- + tt E21 1511111111111 1xx 10 Hình 2. Sơ đồ khối mạch sigma delta ADC .- ¿+ 2 SE x2EESEEEEEzEEErErreree 11 Hình 2. Mối quan hệ giữa công suất tiêu thụ va độ phân giải của các mach ADC13 Hình 2. Hiệu suất chuyển đổi bit của từng mach ADC.
Mối liên hệ giữa công suất tiêu thụ va tân số lay mẫu của các mach ADC Leek. Quá trình chuyển đổi tín hiệu tương tự - SỐ.--- Sex cszzxrs2 15 Hình 2. Phổ tín hiệu ngõ ra ADC có tần số lây mẫu là tần số Nyquist. Cau trúc ADC sử dung phương pháp quá lây mẫu.
Phổ tín hiệu ngõ ra ADC sử dụng phương pháp quá lây mẫu. So dé khối cơ ban mạch chuyền đổi tin hiệu tương tự - số dang XA. Phố tín hiệu ngõ ra ADC sử dụng kết hợp phương pháp quá lây mẫu và định dạng nhiẾU. (1 1E 1111151511 E1E1 1111111811111 12 11 E HH HH HH nàng 20 Hình 3.
Câu trúc mạch điều chế bậc 1; b. Câu trúc mạch điều chế bậc 2 và c. Cầu trúc mạch điều chế Sigma delta bậc L. Định dạng nhiều lượng tử thay đổi theo số bậc mạch điều chế ĐA [15].
Anh hưởng của số bậc mach điều chế 1 bit lên thông số SNR và ENOB 27 Hình 3. Cau trúc mạch điều chế bậc L dạng CIFB [16].-- ¿2 5s xcs+xcsc: 28 Hình 3. Đáp ứng của hàm truyền nhiễu khi thay đổi bộ hệ số (ai, bí, ci). Tac động của số bậc lên phổ tín hiệu ngõ ra mạch điều ché [11].
Mối liên hệ giữa OSR, L va SNR trong thiết kế mạch. Mô hình tối giản sử dụng hệ số (ki); b. Nguyên tắc chuyển đổi hệ số và c. Câu trúc mạch điều chế sử dụng các hệ SỐ (đi, Di, CỈ).
So sánh đáp ứng của bộ loc Chebyshev và hàm truyền nhiễu [14]. Ngõ ra các khối tích phân trong mô hình tối giản và b. Ngõ ra các khối tích phân trong cau trúc đề xuất. Mô phỏng hàm truyền nhiễu của cấu trúc đã dé xuắt.
Cau trúc mô phỏng Simulink/Matlab mạch điều chế sigma delta. Tín hiệu ngõ vào, b. Tín hiệu ngõ ra mạch điêu chê và c. Tín hiệu ngõ Hình 3.
Mật độ phổ công suất chuỗi bit ngõ ra mạch điều chế sigma delta. Thiết kế mạch khuếch dai vi sai 2 tang dùng phương pháp bù Miller. Layout của mạch khuếch đại vi sai hai tang .-- 5c ee ccscss2 4] Hình 4. Mô phỏng độ lợi va pha mach khuếch đại vi sai khối tích phân 1.
Mô phỏng độ lợi và pha mạch khuếch đại vi sai khối tích phân thứ 2 va thứ —ẰẰằẰằ. Mach đóng ngắt cau trúc TG và b. Layout mach đóng ngắt. Mô phỏng đáp ứng thời gian mach đóng ngắt TG.
Mach DAC | bit và b. Layout mach DAC 1 bịt. Mô phỏng dap ứng thời gian mach DAC 1 bịt. Thiết kế mach so sánh và b.
Thiết kế mach D-FlipFlop. Layout mạch lượng tử 1 ĐI(. Mô phỏng đáp ứng thời gian mạch lượng tử 1 bịt. Thiết kế mach tạo xung clock 2 pha và b.
Tín hiệu xung clock. Layout mạch tạo xung clock 2 pha, không chồng lấp. Mô phỏng các tín hiệu tạo bởi mạch tạo xung clock. Độ trễ giữa các tín hiệu xung clock.
Câu trúc SC integrator; b. Mô tả giai đoạn 1 cầu tric SC integrator va c. Mô tả giai đoạn 2 cau trúc SC inf€BTAfOT. + 2s c SE SE E111 1512 tre 48 Hình 4.
Cầu trúc SC integrator lay tong hai tín hiệu và b. Cau trúc SC integrator lây hiệu hai tín hiệu. Thiết kế so đỗ nguyên lý và layout mạch tích phân thứ nhất. Thiết kế so đỗ nguyên lý va layout mạch tích phân thứ hai.
Thiết kế so dé nguyên lý và mach tích phân thứ ba. Sơ đỗ nguyên lý mạch điều chế sigma delta bậc 3 — 1 bit lượng tử. Layout mach điều chế sigma delta bậc 3. Sơ đồ khối bộ loc giảm MAUL.
cece ccceccsesceceeecesecesesesesseseeeveseeteveveeess 55 Hình 4. Câu trúc mạch đồng bộ tín hiệu sử dụng 3 D-FlipFlop và b. Mạch giải mã sử dụng bộ \MŨXX. 222221022 220111 21 11115 11118 11111 n HE knknnnnnknnn kh 55 Hình 4.
Cau trúc mach loc giảm mẫu CIC. Đáp ứng tan số của mạch lọc giảm mẫu C]C.---c-cec+szs+szs2 57 Hình 4. Đáp ứng tan số bộ lọc giảm mẫu CIC trong khoảng [0-3. Sơ đồ khối chi tiết bộ lọc CIC thiết kế theo phương pháp Hogenauer.
Cau trúc mạch đếm tạo tín hiệu enable khối vi phân. Thiết kế mach lọc giảm mẫu CÍC. Mô phỏng đáp ứng bộ lọc thông thấp FIR oo. cece eceeecseeeeees 62 Hình 4.
Thiết kế bộ lọc thông thấp FIR. Layout mạch lọc giảm mẫu đã kiểm tra DRC — ERC — LVS. Layout mạch chuyền đổi tín hiệu tương tự sang số dang sigma đelta. Chuỗi bit ngõ ra mạch điều chế khi tần số ngõ vào là 250 KHz.
Chuỗi bit ngõ ra mach điều chế khi tần số ngõ vào là 500 KHz. Chuỗi bit ngõ ra mach điều chế khi tần số ngõ vào là 750 KHz. Phân tích FFT mach điều chế khi tan số ngõ vao là 250 KHz. Phân tích FFT mạch điều chế khi tan số ngõ vao là 500 KHz.
Phân tích FFT mạch điều chế khi tan số ngõ vào là 750 KHz. Phân tích FFT mạch điều chế, tần số ngõ vào 250 KHz — mô phỏng PVT Leek. Phân tích FFT mạch điều chế, tần số ngõ vào 500 KHz — mô phỏng PVT Leek. Phân tích FFT mạch điều chế, tần số ngõ vào 750 KHz — mô phỏng PVT ¬ cdceeeeeceaeeeceeeaeaeeseaaeaeeeeeesaeceeceseaeeeeeaaeeeeceeesaeeeeeceecececeeeeeeeceseeeeeeeeteeeeesteeeeeennieeeeeens 70 Hình 5.
Phân tích FFT mạch điều chế khi tần số ngõ vào là 250 KHz (post-layout) ¬ cdceeeeeceaeeeceeeaeaeeseaaeaeeeeeesaeceeceseaeeeeeaaeeeeceeesaeeeeeceecececeeeeeeeceseeeeeeeeteeeeesteeeeeennieeeeeens 72 Hình 5. Phân tích FFT mạch điều chế khi tần số ngõ vào là 500 KHz (post-layout) ¬ cdceeeeeceaeeeceeeaeaeeseaaeaeeeeeesaeceeceseaeeeeeaaeeeeceeesaeeeeeceecececeeeeeeeceseeeeeeeeteeeeesteeeeeennieeeeeens 72 Hình 5. Phân tích FFT mạch điều chế khi tần số ngõ vào là 750 KHz (post-layout) ¬ cdceeeeeceaeeeceeeaeaeeseaaeaeeeeeesaeceeceseaeeeeeaaeeeeceeesaeeeeeceecececeeeeeeeceseeeeeeeeteeeeesteeeeeennieeeeeens 72 Hình 5.