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博碩士論文 etd-0725107-163111 詳細資訊
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論文名稱
Title
運用滑動模式控制補償技術於三角積分類比數位轉換器設計
Design of Sigma-Delta Analog-to-Digital Converter by Sliding Mode Control Techniques
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
103
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2007-07-14
繳交日期
Date of Submission
2007-07-25
關鍵字
Keywords
三角積分類比數位轉換器、雜訊移頻、超取樣、滑動模式控制
Sigma-Delta Analog-to-Digital Converter, Noise Shaping, Oversampling, Sliding Mode Control
統計
Statistics
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中文摘要
本論文主要是在探討三角積分類比數位轉換器的積分飽和現象,因為高階的三角積分類比數位轉換器在訊號經過多個積分器的累加,容易造成積分器的輸出產生飽和的現象,尤其這現象在硬體實現時更為明顯,無法很正確地將數值傳遞給下一級的積分器,將會導致類比數位轉換器產生錯誤的數值。因此,本論文針對此問題提出滑動模式控制補償技術來改善積分器輸出的飽和現象。我們已經成功的建立出一套三角積分類比數位轉換器參數選擇的準則,以防止積分器的飽和現象發生。經過模擬驗證及實作,有效地大幅提升三角積分類比數位轉換器的整體效能。
Abstract
This thesis is to deal with the saturation problem arisen from the integrator accumulation in the loop of the sigma-delta analog-to-digital converter. Signal passes through the accumulation of several integrators in the high-order sigma-delta analog-to-digital converter, it tends to result in saturation problem in the output of integrator. This phenomenon is prominent especially in implementation. Unable to correctly propagate signal to the next integrator stage, thus, causes the analog-to-digital converter create incorrect result. Accordingly, this thesis proposes a new anti-windup scheme by means of sliding mode control to tackle the saturation problem. We have successfully set up a criterion for the selection of parameters of the sigma-delta analog-to-digital converter to prevent the integrators from saturation. After extensive simulation and experiment, it can significantly improve the ensemble of the sigma-delta analog-to-digital modulator.
目次 Table of Contents
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅴ
表目錄 Ⅸ
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究目標 2
1-3 章節提要 2
第二章 三角積分類比數位轉換器的原理介紹 4
2-1 基本類比數位轉換原理 4
2-1-1 奈奎斯特取樣定理 4
2-1-2 奈奎斯特與超取樣類比數位轉換器 6
2-2 量化誤差 9
2-3 三角積分類比數位轉換器的技術 11
2-3-1 超取樣技術 12
2-3-2 雜訊移頻技術 14
2-4 三角積分類比數位轉換器 15
第三章 運用順滑模式控制技術於三角積分類比數位
轉換器的模擬實作17
3-1可變結構控制系統理論 17
3-1-1 迫近條件 19
3-1-2 有限時間逼近 19
3-1-3 順滑條件 20
3-2 運用順滑模式控制設計三角積分類比數位
轉換器 21
3-2-1 順滑平面存在的條件 22
3-2-2 順滑模式穩定度分析 24
3-2-3 迴路濾波器(loop filter)的設計 26
3-2-4 輸出穩態的邊界值 29
3-3 三角積分類比數位轉換器的設計與模擬 32
3-3-1 單一迴路的二階三角積分類比數位轉換器 32
3-3-2 三角積分類比數位轉換器的輸出y在時域上
的分析40
3-4 電路的實作 55
3-4-1 硬體的實現與波形量測 55
第四章 應用線性順滑模式控制器於三角積分類比數位
轉換器的模擬 63
4-1 應用線性順滑模式控制設計三角積分類比數位
轉換器 63
4-2 三角積分類比數位轉換器的輸出y1在時域上的分析
70
第五章 結論與未來研究方向 87
5-1 結論 87
5-2 未來研究方向 87
參考文獻 88
參考文獻 References
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