چکیده
هدف ما در این پروژه طراحی مبدل آنالوگ به دیجیتال با توان مصرفی پایین برای کاربردهای کم حجم و قابل حمل بود. که با مطالعه روش ها و مزایا و معایب هرکدام از آنها برای این کار، مدولاتور سیگما دلتار مرتبه اول تعیین گردید. اصلی ترین مصرف کننده توان در مدولاتور سیگما دلتا قسمت تقویت کننده عملیاتی آن می باشد. که اگر تقویت کننده عملیاتی را از لحاظ مصرف توان بهینه سازی کنیم، توان مصرفی کل مدولاتور به صورت چشم گیری کاهش می یابد. برای این منظور دو راهکار ارائه شده است. یکی استفاده از ترانزیستورهای MIFG MOSFET در ورودی تقویت کننده عملیاتی و مقایسه کننده، که با کاهش ولتاژ منبع تغذیه باعث کاهش توان مصرفی گردیده و دیگری اضافه کردن دو عدد ترانزیستور در مسیر جریان تقویت کننده تفاضلی که بدون افزایش جریان مصرفی مدار، بهره تقویت کننده عملیاتی افزایش یافته است. در نتیجه سیستم دارای فرکانس نمونه برداری 8MHZ با بهره مناسب 85db می باشد و قدرت تفکیک پذیری 8 بیتی و حاشیه فاز 72 درجه با پهنای باند 65KHZ را تهیه می کند. همچنین توان مصرفی در محدود 800 میکرووات را دارا می باشد. در نهایت مدار طراحی شده با استفاده از نرم افزار HSPICE تحت شرایط CMOS 0.35 um استاندارد شبیه سازی گردیده است. در شبیه سازی مشکل عمده تعریف نشدن ترانزیستورهای گیت شناور در نرم افزار HSPICE بودند که با اندکی تغییر در مدار این کار هم امکان پذیر شده و نتایج مورد نظر به دست آمدند.
مقدمه
در کاربردهایی نظیر دستگاه های قابل حمل و یا دستگاه هایی که با باطری کار می کنند و تجهیزاتی که متحرک بوده و یا در بدن موجودات زنده به منظورهای متفاوتی کاشته می شوند به دلیل محدود بودن انرژی و طولانی شدن عمر باطری و همچنین آلودگی کمتر محیط زیست لازم است که توان مصرفی تا حد ممکن پایین تر باشد. در این میان مبدل های آنالوگ به دیجیتال از جمله بلوک های مدارات الکترونیکی هستند که در بیشتر سیستم ها کاربرد دارند. چون دنیای بیرون یا طبیعت آنالوگ بوده ولی پردازش سیگنال به صورت دیجیتالی صورت می گیرد. بنابراین لازم است که سیگنال های طبیعی ابتدا به سیگنال دیجیتال تبدیل شوند. از طرفی دیگر چون تعداد استفاده این بلوک ها در سیستم های مختلف زیاد است هرچقدر توان مصرفی را پایین بیاوریم به سمت بهینه سازی حرکت کرده ایم.
به دلیل مزیت های عمده پردازش سیگنال های دیجیتال، طراحی مبدل های آنالوگ به دیجیتال مورد نظر می باشند. این مزیت ها باعث می شود که تکنولوژی مدارهای مجتمع در جهت طراحی مدارهای دیجیتال توسعه داده شوند. از طرفی دیگر پایین آوردن ولتاژ منبع تغذیه و کم کردن سطح لازم برای ساخت تراشه از جمله پیشرفت های تکنولوژی حاضر می باشند. پس بایستی طراحی مبدل های آنالوگ به دیجیتال نیز با ولتاژهای پایین و توان مصرفی پایین در کنار مدارهای پردازش سیگنال دیجیتال در داخل یک تراشه صورت گیرند تا هم از اضافه شدن نویز در مسیر انتقال سیگنال که معمولاً ضعیف است جلوگیری شود و هم ضریب مجتمع سازی در تراشه افزایش یابد.
طراحی مدارهای دیجیتال با استفاده از تکنولوژی CMOS به علت قابلیت مجتمع سازی بالا، توان مصرفی کم و قیمت تمام شده پایین تاکنون بی رقیب بوده است با توجه به اینکه جهت پیشرفت تکنولوژی CMOS را مدارهای دیجیتال تعیین می کنند، طراحان مدارهای آنالوگ بایستی خود را برای استفاده از افزاره هایی که لزوماً برای کاربردهای آنالوگ مناسب نیستند، تطبیق دهند.
این پایان نامه در 4 فصل تنظیم شده است. در فصل اول تئوری مبدل های آنالوگ به دیجیتال، و انواع روش های موجود و مزایا و معایب هرکدام بررسی شده است و در فصل دوم طراحی مدارهای قسمت های مختلف مبدل آنالوگ به دیجیتال سیگما دلتای مرتبه اول ارائه شده و روش مورد استفاده برای کم کردن توان مصرفی آن شرح داده شده است. در فصل سوم مدارات و طرز استفاده آنها جهت شبیه سازی به صورت جداگانه و کلی همچنین نتایج شبیه سازی آورده شده است. در فصل چهارم هم نتایج و پیشنهادات ارائه شده و مقایسه ای با کارهای موجود انجام یافته است.
تعداد صفحه : 98
