Mục Lục

1. Tổng quan 2

1.1. Bộ chuyển đổi Digital to Analog. 2

1.1.1 . Các loại chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự. 3

1.1.2. Thông số của DAC. 10

1.1.3. Lý thuyết về bộ Delta Sigma. 11

1.1.4. Integrator. 15

1.1.5. Sample and Hold. 17

1.2. Delta Sigma modulator. 18

1.2.1. Delta Sigma. 18

1.2.2. Bitstream. 19

2. Methodology 20

3. Tools. 22

3.1. Simulink 22

3.1.1. Khởi động Simulink. 23

3.1.2. Sử dụng. 23

3.2. Cadence Design Environment. 25

3.2.1. Transistor level schematic. 27

3.2.2. Symbol creation 29

3.2.3. Simulation. 31

3.2.4. Virtuoso Layout Editor. 34

4. THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG CÁC KHỐI TRÊN CADENCE 37

4.1. Mở đầu 37

4.2. Modulator bậc 1 37

4.3. Thiết kế Digital Delta Sigma Mdulator bậc 1 39

4.3.1. Thiết kế khối logic 40

4.4. Thiết kế bộ analog low pass filter 64

4.4.1. Operational Amplifier (Op-amp) 64

4.4.2. Integrator 69

4.4.3. Sample and hold 74

5. THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB 74

5.1. Chức năng của một số khối sử dụng. 74

5.1.1. Constant. 74

5.1.2. Scope. 74

5.1.3. Unit delay. 75

5.1.4. Sum. 76

5.1.5. Integrator. 76

5.1.6. Sample and hold. 77

5.1.7. Product. 78

5.2. Bộ chuyển đổi DAC sử dụng Delta Sigma. 80

1. Tổng quan

1.1. Bộ chuyển đổi Digital to Analog.

Hầu hết các tín hiệu vật lý đều nằm trong thế giới tương tự bởi vì cuộc sống thực là thế giới tương tự. Khi đó việc xử lý tín hiệu đều được thực hiện trong miền tương tự.Việc xử lý tín hiệu trong miền tương tự đôi lúc gặp rất nhiều khó khăn. Song song với xử lý tín hiệu tương tự, xử lý và phân tích tín hiệu số ngày càng phát triển dựa trên lý thuyết xử lý tín hiệu số. Vì thế nhiều phương pháp nghiên cứu việc chuyển đổi qua lại từ hai miền tín hiệu được đưa ra.

Một thiết bị, một hệ thống trong thực tế dù lớn hay nhỏ chỉ hoạt động được khi ta cung cấp điện cho nó. Và khi ngừng cung cấp điện thì nó không hoạt động được. Điều đó chứng tỏ máy móc hoạt động chỉ ở hai mức điện thế. Đó là các mức nhị phân. Kết quả hoạt động của các thiết bị đó để được kiểm tra phải thông qua con người. Việc giao tiếp với con người thì các thiết bị đó phải đưa các mức nhị phân đó ra các tín hiệu tương tự. Hay nói khác hơn ta cần phải có chế độ chuyển đổi các mức tín hiệu, tín hiệu số sang thế giới thực của con người, tín hiệu tương tự.

Hình1. 1 Sự tương quan giữa DAC và ADC

Bộ chuyển đổi tín hiệu từ số sang tương tự (DAC hoặc D-to-C) là thiết bị chuyển đổi từ tín hiệu số (thường là số nhị phân) sang tín hiệu tương tự(dòng, thế hoặc điện tích). Bộ chuyển đổi DAC là chuyển đổi nhanh giữa thế giới số và tín hiệu thực tế ở dạng tương tự. Phương pháp chuyển đổi đơn giản nhất là cách sử dụng các thành phần như: điện trở, tụ điện, nguồn dòng, nguồn thế cho các bộ chuyển đổi DAC.

Bộ chuyển đổi Sigma delta có độ lợi cao được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng chuyển đổi số sang tương tự hoặc ngược lại là tương tự sang số, được giới thiệu hơn 4 thập kỉ trước. Phương pháp chuyển đổi delta sigma DAC dựa trên nguyên tắc giải quyết thời gian giao tiếp đối với độ phân giải biên độ mà nó dùng để chuyển đổi một tín hiệu số sang độ phân giải cao hơn nhưng độ chính xác không cao đối với tín hiệu analog. Độ chính xác cao đòng nghĩa với việc có bao nhiêu ngõ vào cho bộ delta sigma. Càng nhiều bit thì độ chính xác càng cao nhưng nó đưa ra tín hiệu không chính xác. Chúng ta sử dụng mạch lọc tương tự để chuyển đổi từ bistream sang tín hiệu tương tự. Mạch lọc tương tự là phương pháp tối ưu cho việc thu nhỏ xuống mức transistor. Bộ chuyển đổi bậc cao và mạch lọc tương tự có thể loại bỏ được nhiễu và cho ngõ ra với độ chính xác cao của mạch chuyển đổi tương tự sang số sử dụng bộ Delta Sigma.