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主题:数模 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-01-14

数模论文范文

数模论文

目录

  1. 第一篇数模论文范文参考:风电并网的无功优化控制及其数模混合仿真研究
  2. 第二篇数模论文样文:高速高精度数模转换器的动静态失配校准及纳米CMOS鲁棒性设计方法研究
  3. 第三篇数模论文范文模板:高性能音频∑-△数模转换器的研究与实现
  4. 第四篇数模论文范例:高速高精度电流舵型数模转换器关键技术研究
  5. 第五篇数模论文范文格式:数模混合电路功耗—噪声协同优化设计方法研究

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第一篇数模论文范文参考:风电并网的无功优化控制及其数模混合仿真研究

随着风力发电在电网中的渗透率不断增加,其间歇性、随机性等特点对电网的影响日益显著,无论是风电大规模集中并入电网,还是风电小规模分散式接入电网,均对电网的运行和控制提出了严峻挑战.目前,风电并网区域的无功电压问题尤其突出,深入研究风电机组并网的无功控制技术,对提高电网接纳风电能力和保证电网安全稳定运行具有重要意义.本文从挖掘双馈风电机组的无功控制潜力、实现多风电场接入区域电网的无功优化调度的角度,研究风电并网的无功和电压优化协调控制策略,并搭建风电并网控制的数模混合仿真系统,对所提出的控制方案进行实验验证.本文主要的研究内容及成果如下:

(1)建立了三相静止坐标系下和同步旋转坐标系下双馈风力发电机及PWM换流器的数学模型;推导了双馈风电机组转子电压、电流与DFIG定子输出功率之间的关系以及DFIG定、转子间的功率关系;分析了DFIG风电机组的控制策略,建立了双PWM换流器矢量控制模型.

(2)基于上述理论分析,研究了转子换流器、定子绕组、网侧换流器以及机端电压等因素对DFIG的无功功率极限的影响;针对双馈风电机组自身的优化运行控制,深入研究全补偿控制、最小转子电流控制、最小损耗控制和恒转子电流控制四种控制策略的特点,并推导转子电流参考值的计算方法;针对DFIG对电网的无功补偿控制,提出了基于无功电流裕度的转子侧换流器优先、网侧换流器优先以及二者比例分配无功三种协调控制策略,以实现对换流器容量的充分利用.

(3)提出了一种多风电场并网的区域电网无功电压优化协调控制策略,该控制策略综合考虑系统电压质量和网损的优化,并采用遗传算法进行优化求解.利用区域电网的无功电压灵敏度和无功网损灵敏度信息对基于潮流计算的遗传算法进行改进,提高了优化算法的计算速度,进而增强了无功协调控制的实时性.在上述研究基础上,提出了一种基于超短期风电功率预测和无功电压优化的风电场并网在线预警与无功优化控制系统的设计方案,利用PowerFactory软件提供的引擎模式功能和DGS接口进行二次开发,构建了与电网EMS的数据接口,实现了以PowerFactory软件为计算核心的风电并网安全预警与无功优化控制系统.

(4)针对研究风电并网控制相关问题的需要,提出了一种基于NI-PXI平台的数模混合仿真系统实现方案,通过对该混合仿真系统简化模型的稳定性分析,讨论了实现该方案对接口算法和参数的基本要求,并提出了实时信号同步控制策略以解决数字仿真系统与物理仿真系统反馈电压信号同步问题.在上述研究的基础上,构建了实际的数模混合仿真系统,对风电并网功率控制以及多风电场并网无功优化协调控制进行了数模混合仿真实验,通过实验验证了所提混合仿真方案的可行性以及控制策略的有效性.

第二篇数模论文样文:高速高精度数模转换器的动静态失配校准及纳米CMOS鲁棒性设计方法研究

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高速高精度数模转换器作为无线通信技术领域和数字电视领域里的核心器件,直接影响着整个系统的信号性能.但随着数模转换器应用要求逐渐向高采样速率、高精度和高信号带宽的方向发展,静态失配误差和动态失配误差成为了制约数模转换器性能的瓶颈.并且在进入纳米CMOS工艺后,数模转换器的设计面临很多新的问题.

在此背景下,本文主要研究了高速高精度数模转换器的动静态失配校准方法,以及数模转换器在纳米CMOS工艺下的鲁棒性设计方法.

在静态失配误差校准方面,本论文提出了一种随机时钟全校准方法,可以消除电流源静态失配误差.该方法基于后台自校准的方式,采用运算放大器的反馈环路作为校准电路,在随机时钟控制下依次对失配电流源进行校准.低位电流源阵列采用电流分叉结构,可以避免引入冗余电流源阵列而实现高位和低位电流源的全校准.通过0.18μm CMOS流片测试,设计的14-bit200MS/s电流舵型数模转换器在输出2MHz信号时,*DR在校准前后有24dB的提高,达到80dB以上,充分验证了校准方法的有效性.

在动态失配误差校准方面,本论文对数模转换器的单元相关延时误差和输出相关延时误差进行了深入的建模分析和理论推导.针对输出相关延时误差,提出了输出跟随校准方法.并将校准方法应用于一款14bits电流舵型数模转换器.经仿真验证,在整个奈奎斯特频率带宽内,*DR至少有10dB的提高.本论文同时提出了一种动态通道匹配方法,针对消除时间交织型数模转换器通道间动态失配误差.为仿真验证动态通道匹配方法,设计了一款14bits时间交织型数模转换器,在输出信号接近奈奎斯特频率时,校准前后*DR能提升15dB.

在纳米CMOS工艺设计方面,本论文提出了多通道数模转换器整体结构的鲁棒性设计方法,包括电流源、锁存器和开关,以及偏置电路等关键模块在通道内及通道间的设计方法.该鲁棒性设计方法能有效避免STI和WPE效应,以及克服工艺波动带来的通道内及通道间的失配误差.通过实验验证,给出了一款采用40nm CMOS工艺的500MS/s10-bit三通道数模转换器的测试结果.三个通道最大INL为0.58LSB,最大DNL为0.42LSB, *DR最小值为56.98dB.单通道内部以及通道之间都实现了良好的匹配性.

第三篇数模论文范文模板:高性能音频∑-△数模转换器的研究与实现

在2006年提出的《国家中长期科学和技术发展纲要(2006-2020年)》中确定的未来15年里16个重大科技专项中,第一项就是“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件”.作为高端通用芯片之一的高性能音频数模转换芯片,被广泛应用于多媒体和各种消费类电子产品中,其核心技术目前主要被国外所垄断.自主开展高性能音频数模转换器芯片的研发,对于提高我国电子产品的核心竞争力具有重要意义.

本论文研究了音频信号的数模转换技术.在高精度转换条件下,过采样Σ-Δ技术是目前最好的选择.Σ-Δ数模转换器由插值低通滤波器、数字Σ-Δ调制器和模拟后端电路组成.由于这种技术要求对数字IC设计、模拟IC设计都有比较深入的了解,所以这是各种数模转换器设计中最具挑战性的实现方式.实现高线性度、低噪声、低功耗、低成本的数模信号转换是研究的难点.

本论文的主要工作和创新点包括:

1、分析了Σ-Δ调制器原理,对其稳定性问题及实现结构进行了深入的研究比较和定型.分析了数字插值滤波器原理,采用CSD码实现方式,节省了硬件开销、减低了芯片功耗.

2、确定了一种多比特量化的Σ-Δ数模转换器形式,采用直接电荷转移内部DAC实现数模转换,降低了功耗.相对于单比特内部DAC结构,这种新型结构在模拟电路的面积和功耗方面具有较大的优势.

3、多比特开关电容DAC很难实现高线性度,设计中采用失配误差整形算法,把失配引入的失真转换为噪声并外推到信号带外的高频端,大大削弱了引入信号带内的噪声干扰.

4、提出了一种新的衬底噪声有源抵消方法,仿真与实测结果均证明,该噪声有源抵消方法可以更高效地减少衬底噪声干扰,从而为高性能混合信号IC更为优化的版图设计提出一条可行之路.

5、实现了一款18bit的高性能音频数模转换器芯片.采用中芯国际(*IC)0.18μm工艺实现,芯片核心面积1.86 mm~2,实测动态范围96 dB,最大信噪失真比为88 dB.电路各模块的性能均达到了设计目标.用硅验证的方法证明了论文思想的正确性和可行性,与国内近几年测试成功的音频数模转换器比较,本设计处于国内领先水平.

论文通过对Σ-Δ数模转换器理论的深入研究,设计并实现了与国外同类产品性能相当的18位数模转换器芯片.通过该芯片设计,掌握了从系统设计、电路设计、版图设计到流片、测试的一套完整的数模混合电路设计流程,并拥有了18位高性能音频数模转换器这一高端芯片的IP.

第四篇数模论文范例:高速高精度电流舵型数模转换器关键技术研究

随着数字技术的不断发展,作为数字信号和模拟信号之间的桥梁---数模转换器(DAC:Digital to Analog Converter)在许多信号处理和通信系统中发挥着重要作用.电流舵型数模转换器由于自身结构的优越性一直是高速高精度应用系统中DAC的最佳选择.但在纳米工艺下的工艺偏差、温度漂移等造成的器件失配和在高速工作下与开关行为相关的时序误差、时钟馈通等动态误差降低了电流舵型数模转换器整体性能,限制了其发展.本文以电流舵型数模转换器为研究对象,针对高速高精度电流舵型数模转换器设计中面临的问题和难点,分别在电路、版图及校正方法三个方面研究改进电流舵型数模转换器性能的关键技术和方法.

首先,在分析分段结构对电流舵型DAC静态性能影响的基础上,基于MATLAB建立了理想的7+5分段电流舵型DAC模型,并完成相应测试平台的搭建.针对实际芯片中存在着误差来源,本文重点研究了对高速高精度DAC性能影响较大的电流源失配误差、电流源有限输出阻抗、电路噪声和开关引入的动态误差.分析上述误差产生机理,建立相关误差模型,并将这些误差加入到理想DAC模型中分析它们对DAC特性的影响,从而指导下一阶段的芯片设计.在模型中针对电流源梯度误差,本文提出了阶梯状的梯度误差补偿方法,仿真结果表明此方法可有效降低高精度DAC中的电流源梯度误差,同时也有利于电流源阵列的版图布局布线.

其次,基于上述理论分析,本文设计了一款分辨率是12比特、采样率为120Msps的7+5分段电流舵型DAC芯片.在电路设计中以降低器件失配误差和动态误差为目的,通过增大晶体管面积和过驱动电压来降低电流源随机误差;设计共源共栅结构提高电流源输出阻抗;设计一种新的开关驱动电路来降低毛刺对DAC动态特性的影响;同时提出一种具有温度补偿和双向校准功能的电流基准,仿真结果显示此基准电流的最大偏差从校准前24%Iref降到校准后的5.7%Iref,同时温度系数为26.05ppm/℃.在芯片的版图设计中,对电流源阵列采用阶梯状的电流源布局以降低互连线的不等长造成的时序误差,并提出Tree-H型的电源线布局以消除电源压降对电流源匹配性的影响.基于自行设计的FPGA数字信号发生器,搭建了此芯片的测试平台,测试结果表明此DAC的微分非线性(DNL:DifferentialNonlinearity)和积分非线性(INL:Integral Nonlinearity)分别小于0.2LSB和0.8LSB;在输入信号频率5MHz,采样频率为120Msps下此DAC芯片的无杂散动态范围(*DR:Spurious Free Dynamic Range)达到79dBc,功耗为35mW.


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最后,针对传统的电路优化方法已无法明显提高高速高精度电流舵型DAC性能这一现象,本文在数字领域研究相关自校正方法.设计了电流源自校正和DAC外部校准两种方法来降低DAC的静态误差.对于动态毛刺误差校准,本文提出了可配置的分段数字脉冲校正方法,该方法可在校准精度和面积/功耗之间取得平衡.将上述方法应用到模型中对高5位输入码字产生的误差进行校正,仿真结果显示DAC的线性度从校正前的INL和DNL分别是1.2LSB和0.4LSB提高到校正后0.2LSB和0.1LSB;在fsample等于300MHz,fsignal等于50MHz测试条件下,DAC的*DR值从校正前的60dB提高到校正后72dB.

虽然本文针对电流舵型DAC设计中的关键问题和难点展开深入研究,但仍有欠缺之处,如数字校正方法的投片验证以及功耗一噪声协同优化设计方法,有待于在后续的研究工作中进一步开展.

第五篇数模论文范文格式:数模混合电路功耗—噪声协同优化设计方法研究

随着信息社会对便携产品和嵌入式系统需求的不断增多,集成电路向着超大规模、深亚微米、数模混合方向发展,电路系统不仅功耗越来越大、噪声越来越大,而且二者的相关性越来越强,在设计中须同时考虑低功耗和低噪声的问题,将二者作为相关指标来进行设计,即采用功耗—噪声协同优化设计.

对数模混合电路进行功耗—噪声协同优化设计主要包括两个方面,即功耗—噪声的估计和优化.本文归纳总结了前人对数字电路部分的功耗估计和优化技术,重点研究了针对模拟电路进行功耗估计的方法.以模数转换器电路为例,建立了其功耗估计的解析模型.该模型具有结构简单,易于植入设计工具内的优点.实验结果表明,该模型具有较高的功耗估计精度.

在噪声估计方面,研究建立了串扰噪声的估算模型和衬底耦合噪声的估算模型,串扰噪声估算模型的精度与采用Hspice模拟的结果相比,相对误差在8%以内.衬底耦合噪声估算模型的估算值与等效电阻—电容网络模型的估算值相比,相对误差在15%以内.二者的计算复杂度及耗费的模拟时间都远小于相对应的估算方法.在此基础上,对串扰噪声和衬底耦合噪声提出了具体的的消减方法.

研究了电路结构级的功耗—噪声协同优化方法.分析研究了阈值电压对电路的性能和功耗影响,在保持电路速度性能不变的情况下,提出了基于电路模拟的数值求解方法,对电路的工作电压—阈值电压进行优化,从而实现电路的功耗—噪声协同优化设计.

以流水线模数转换器电路为例,对其电路结构进行了功耗—噪声的协同优化设计,即采用全差分的分时并行处理结构,在电路实现中运用了OTA共享技术、动态偏置技术以及采样电容的缩减等技术,对关键的差分输入对管以及开关电容电路等应用了多重隔离保护措施,基于0.25μm的混合信号CMOS工艺,对整个电路进行了模拟仿真,其工作电压为2.5V,采样速率达到40M/s,功率消耗为23.3mW,芯片面积为1.6×,1.0mm~2,使整个ADC电路在满足高速高分辨率的前提下实现了低功耗低噪声的设计目标.

本文的所做的工作,在国内外关于数模混合电路的功耗—噪声协同优化设计的建模与仿真工作中具有一定的创新性.不但所建立的模型可直接用于相关的模拟工作中,而且建模过程和方法可以为其它相关问题的建模提供有益参考.

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