低功耗高精度Sigma-Delta调制器的建模与设计

为提升Sigma-Delta调制器精度的同时降低其功耗,本文设计一款改进型二阶单环CIFF结构Sigma-Delta调制器,通过采用运放共享技术降低由噪声整形滤波器个数引入的额外功耗;提出浮动系数迭代思想应用于调制器在MATLAB下的建模,最终确定满足精度需求的各项参数具体值,通过引入非理想因素对所得参数仿真验证满足最...     

Sigma-Delta调制器的设计与仿真

提出一种基于线性系统分析和仿真拟合的5阶数字Sigma-Delta调制器的设计方法.Simulink仿真结果表明:与过采样率为64的4阶调制器比较,所设计的5阶Sigma-Delta调制器在过采样率降低到只有32的情况下,输出信噪比可以达到104dB,比前者改善了6dB.因此,在相同过采样率下,该5阶调制器可以得到更宽的信号带宽.     

宽带ADC低抖动时钟驱动电路的分析与设计

提出采用小信号模型对时钟驱动电路中由热噪声引起的时钟抖动进行分析,并提出采用多级准无穷负载差分放大器结构以有效地实现低抖动.通过Cadence Spectre RF的瞬态噪声仿真,可以得到时钟抖动值,在输入频率变化时将仿真结果与手工推导的结果相比较,推导的公式能较好地预测时钟驱动电路的时钟抖动.设计的时钟驱动电路达到了输入频率100 MHz、幅度为480 mV下时钟抖动仅为193 fs,可以应用于高性能模数转换器.     

一种应用于时间交织模数转换器的低抖动延迟锁定环

设计了一种适用于时间交织模数转换器的低抖动延迟锁定环,实现了12相时钟输出和6倍频输出功能.论文提出了一种基于信号通路切换的鉴频鉴相器,有效减小了工艺、电压、温度等对延迟锁定环性能的影响,优化了环路的抖动性能.延迟锁定环采用65 nm CMOS工艺设计,芯片面积90μm×110μm,版图仿真验证其工作频率范围40~110 MHz,电路整体功耗1.6 mW,锁定时间小于1.2μs,均方根抖动为8.1 ps,可满足模数转换器对时钟的要求.论文所采用的切换型鉴频鉴相器,相比于传统的鉴频鉴相器,其输出时钟的均方根抖动减小了19.3 ps.     

Delta Sigma调制器非理想因素建模

提出并构建了开关电容积分器Delta Sigma调制器非理想因素行为级模型,该模型基于Matlab中的Simulink工具,包含开关非线性、时钟抖动、量化器非线件和积分器非线性等调制器非理想囚素,能为电路模块的设计提供精确的设计指标.重点研究并实现一种运放非线性直流增益模型,仿真结果表明它能更有效反映奇次谐波失真.同时综合考虑调制器其他非理想因素,例如采样噪声、开关非线性电阻以及运放参数(色化噪声.增益带宽,摆率,饱和电压),仿真得到其对调制器性能的影响.     

利用ADC测量皮秒量级时钟抖动大小及分布

研究了时钟抖动与正弦信号的采样序列之间的关系,并在正弦信号参数估计法的基础上,提出一种利用ADC采样测量皮秒量级的时钟抖动大小和分布的新方法．同时,还从理论上分析了参数估计误差和信号幅度噪声对测量时钟抖动的影响,并进行了仿真验证．结果表明,采用参数估计测量法测量时钟抖动,不但能够准确地测出抖动的大小,而且能够测出抖动的分布．     

一种快速锁定低抖动的时钟数据恢复电路

设计了一款应用于光通信28Gb/s非归零码高速串行接收机的快速锁定、低抖动时钟数据恢复电路。为了解决时钟抖动性能和锁定时间难以兼顾的问题,在比例-积分通路分离的电路结构中,提出了锁定检测判别技术,实现了比例通路增益的可调节,使得环路能够在低抖动的情况下快速锁定。通过Cadence Spectre进行仿真,当环路中使用锁定检测判别技术时,锁定时间为400ns,抖动峰峰值为2.5ps。相较于未使用该技术的环路,锁定时间缩短了33%,抖动降低了40%。     

基于自给时钟的高精度Sigma-Delta ADC设计

为了在电源管理芯片中完成高精度、低功耗的模数转换,提出了1种自给时钟的增量型Sigma-Delta模数转换器(ADC).该ADC由2阶Sigma-Delta调制器结构组成,使用基于过零检测的开关电容积分器代替了基于运算放大器的开关电容积分器,又通过2阶积分器电路的相互触发产生自给时钟,从而无需外部提供时序信号.该ADC使用0.5μm CMOS工艺,在运行500个周期时可以获得的信号噪声失真比(SNDR)为90.06 d B,有效精度为14.66位,转换时间小于330μs,在5 V供电下功耗为0.317 m W.在保持Sigma-Delta ADC较高精度的同时,通过采用基于零点检测的电路减少了所需的外围电路,从而节省了面积.     

卫星激光通信光束控制中的迟滞建模与补偿

为保证卫星激光通信的链路稳定,需要将接收的光束始终控制在通信中心点.由于压电陶瓷驱动的快速倾斜镜具有高刚度和快速响应等特点,作为执行机构广泛应用于卫星激光通信的精跟踪系统.但是压电陶瓷本身具有迟滞特性,给精跟踪系统的闭环控制带来了难题.传统的处理方法是在精跟踪系统内部增加一层闭环控制使快速倾斜镜达到线性化的目的,但这会极大地降低精跟踪系统的带宽.通过对快速倾斜镜结构进行分析,我们发现可以利用对称迟滞模型对其迟滞特性进行建模,进一步提出了一种基于Madelung规则的对称迟滞建模与补偿方法,能够精确地描述和补偿快速倾斜镜的迟滞特性,有效地提升光束控制带宽,从而提高通信链路的稳定性.理论仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性.     

基于本体的仿真物性参数适应性管理模型

为了解决不同领域的系统重复开发以及系统缺少动态增量式变化支持的问题,提出了基于本体的仿真物性参数适应性管理模型.在对仿真物性参数管理问题的通用业务与数据类型抽象的基础上,给出了其元模型的形式化定义与本体建模方法,并进一步给出其领域模型的建模方法与实例;分析了所提模型的领域适应性、动态扩展性以及数据的可进化性.最后,将基于该模型开发的系统应用于国内某ATM研发企业中,建立了面向柔性介质的可适应仿真物性参数管理系统,从而验证了所提模型的有效性.     

基于多包传输的网络控制系统控制器设计

考虑传感器到控制器通道上时延和丢包的非均匀分布特性,建立了基于多包传输的连续时间网络控制系统模型.通过定义Lyapunov泛函,并应用Jensen不等式,提出了具有非均匀分布的时延和丢包的网络控制系统镇定控制器设计方法;同时将该结果扩展到控制器到执行器通道存在非均匀分布时延和丢包的网络控制系统中.对于传感器到控制器通道和控制器到执行器通道同时采用多包传输的情况,本文提出的控制器设计方法依然可行.数值例子验证了本文给出的控制器设计方法的有效性.     

基于LMI的连续时间线性时滞系统有限频模型降阶

针对连续时间线性时滞系统, 研究了在系统工作频率范围为已知有限区间情形下的有限频模型降阶问题. 通过引入有限频域内误差传递函数的最大奇异值函数作为指标函数, 对模型逼近性能进行了刻画, 进而结合一些基础性的矩阵不等式技术和线性时滞系统性能进行分析, 得到了保持降阶模型稳定性的有限频模型逼近性能优化设计条件, 这些条件以线性矩阵不等式(linear matrix inequalities, LMIs)的形式表示, 易于检验和数值求解. 最后, 算例验证了结果的有效性.     

一类连续非线性系统的动态输出反馈H_∞控制器设计

针对一类具有非线性不确定性的连续非线性系统研究了动态输出反馈H∞控制器的设计问题.所设计的控制器不仅使得闭环系统渐近稳定,而且满足H∞性能要求.提出了一种基于S-过程解决该类非线性不确定性的设计方法.基于李亚普诺夫稳定性和线性矩阵不等式技术给出了控制器存在的充分条件,并利用基于线性矩阵不等式的凸优化方法求解控制器.最后,通过一个仿真例子验证所提方法的有效性.     

一类混合时滞系统对时滞参数的自适应控制

研究了一类较为复杂的混合时滞系统——被控状态为连续形式且状态时滞参数未知,而控制输入为离散序列.在分别建立了连续与离散的模型基础上,根据已有的混合系统的稳定性定理及一种Lyapunov-Krasovskii泛函方法,提出了一种镇定系统的方法,并得到了离散形式的可用于控制输入的对未知时滞参数的自适应律.在该自适应律作用下,未知时滞参数能始终反映在带记忆状态反馈控制器中,依赖于时滞的反馈控制器存在的充分条件可通过一组线性矩阵不等式(LMIs)表示.     

部分转移概率马尔科夫时变时滞系统的镇定

研究一类带有部分未知转移概率的连续时间马尔科夫跳变时变系统的稳定性和镇定问题．引入自由连接权重矩阵方法得到一个较小保守性的稳定性判据．以线性矩阵不等式的形式得到状态反馈控制器存在的一个充分条件．最后,给出数值例子说明所提方法的有效性．     

转移概率部分已知的Markov跳变系统鲁棒H_2控制

研究一类具有多胞型不确定性的Markov跳变连续时间系统的鲁棒H2控制问题.这类系统跳跃过程中的转移概率包括完全已知、未知但已知转移概率的上下界和完全未知三种情况.首先针对此类Markov跳变系统,基于参数依赖型Lyapunov函数给出新的鲁棒稳定性判据,然后在线性矩阵不等式的框架下得到相应的鲁棒H2控制器设计方法.数值仿真算例验证了本方法的有效性.     

一类执行器偏移/卡死故障下的自适应容错控制

研究执行器故障下的连续时不变线性系统主动容错控制问题．考虑执行器部分失效和偏移／卡死故障,并假设偏移／卡死故障可以被分为状态依赖时变部分和常值偏移部分,且状态依赖权值和常值偏移量未知．设计自适应律在线故障执行器失效因子和状态依赖权重与常值偏移／卡死量,并基于自适应估计值构造状态反馈控制增益方程补偿故障带来的影响．通过李亚普诺夫第二稳定性定理,证明所提出的自适应容错控制策略能够保证系统在执行器故障情况下渐近稳定．最后,通过数值实例显示了该方法的有效性．     

基于人工鱼群优化LS-SVM的卫星钟差预报

针对导航卫星短期钟差预报精度不高的问题,提出了一种基于人工鱼群(AFSA)优化最小二乘支持向量机(LS-SVM)的卫星钟差预报方法。利用人工鱼群算法较强的全局寻优能力优化LS-SVM模型的惩罚参数和核宽度参数,避免人为选择参数的盲目性,提高了LS-SVM的泛化能力和预报精度。选取IGS产品中4颗典型卫星的钟差数据,分别采用人工鱼群优化LS-SVM模型、神经网络模型和灰色系统模型进行短期钟差预报,计算结果表明:人工鱼群优化LS-SVM模型的预报精度优于其它2种模型,尤其是在铷钟方面,预报误差在0.5 ns内,运行时间在5 min内。     

一种自适应容错H_∞控制方法

针对有执行器故障的连续时间线性时不变控制系统,结合自适应控制方法和线性矩阵不等式(LMI)技术研究系统的容错H∞控制问题.利用LMI得到一个定常控制增益并同时优化系统干扰抑制性能(H∞性能).在定常控制增益基础上加上自适应控制方程得到完整的状态反馈控制器,使得系统在执行器故障下稳定,并通过李亚普诺夫第二稳定性定理,证明所提出的自适应容错控制系统比定常增益容错控制系统具有更为优越的干扰抑制性能.最后给出一个数值例子来验证该方法的有效性和优越性.     

Testing Jitter on PLL Clocks Based on Analysis of Instantaneous Phase

A novel method based on the analysis of instantaneous phase is proposed to extract the jitter on phase-locked loops output clock. The method utilizes the Hilbert transform to extend the real signal of PLLs output into an analytic signal, and the implementation of Hilbert transform is based on the Fourier transform windowed with Hamming window. Then, the jitter of clock is extracted from the instantaneous phase of analytic signal. The experimental results of simulations validate that the proposed method can effectively extract the jitter on PLL clock, and it has better performance by comparing the sinusoidal jitter extraction results with the other methods.