用于锂电池电量检测的增量型Sigma-Delta调制器研究

摘要

随着锂电池在电子设备应用越来越广泛，其电量的精确检测显得尤为重要，这就需要更为精确的模数转换器。锂电池电量检测涉及直流信号的检测，且模数转换要求高达14bit以上，使得传统的模数转换器（包括Sigma-Delta模数转换器）无法满足要求。因此一种专门用于直流高精度检测的增量型Sigma-Delta模数转换器被广泛应用在这一领域。
　　论文主要针对增量型Sigma-Delta模数转换器的模拟部分（即Sigma-Delta调制器）及其后继滤波器展开研究和设计。在此采用自顶向下的设计思想，即从系统的结构选择到系统建模，以确定各模块的性能。考虑到增量型Sigma-Delta调制器的主要模拟模块设计要求不高，论文主要针对系统级设计进行讨论。
　　论文经过比较选择三阶前馈单比特量化的调制器结构，这是因为对于直流检测，单比特有较好的线性度;而前馈结构更适合增量型Sigma-Delta模数转换器本身的要求。同时论文还结合各非理想因素对调制器结构进行优化。对于调制器后级级联滤波器，论文对算法进行了改进，给出了一种较高效的加权平均技术，并在Matlab/Simulink下进行了建模仿真。最后论文还讨论了核心模块电路—运算放大器的设计，给出了各主要指标的理论公式推导，以及相应的仿真结果。整个系统在TSMC0.35um工艺下进行仿真，其电源电压为1.8V，带宽为256Hz，采样频率为32M，得到14.56bit的分辨率。

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摘要

图目录

表目录

第1章 引言

1．1 技术现状与发展趋势

1．2 研究内容和目标

1．3 内容安排

第2章 增量型Sigma-Delta ADC概述

2．1 Sigma-Delta基本原理

2．2 增量型Sigma-Delta基本原理

2．3 小结

第3章 增量型Sigma-Delta ADC系统设计

3．1 系统拓扑设计

3．2 系统参数设计

3．3 系统整体优化

3．4 小结

第4章 增量型Sigma-Delta ADC后级滤波器设计

4．1 传统的计数器模型

4．2 改进的计数器模型

4．3 小结

第5章 模块电路设计及系统仿真

5．1 运算放大器及其共模反馈电路

5．2 动态比较器

5．3 时钟电路

5．4 整体系统仿真

5．5 小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文