E题∑-Δ型ADC转换电路设计

2014年黑龙江赛区年黑龙江赛区TI杯大学生电子设计竞赛杯大学生电子设计竞赛E题：题：-型型A/D转换电路转换电路1任务任务设计并制作 1 阶 - 调制器，并在此基础上设计并制作 - 型 A/D 转换电路，电路结构如图 1 所示。图 1 - 型 A/D 转换电路框图2要求要求（1）设计并制作 1 阶 - 调制器，具体电路框图如图 2 所示。图中为 2V。REFU要求 - 调制器输出的 1 位数据流为 TTL 电平，时钟频率自定。 （12CLKf分）（2）利用（1）中制作的 1 阶 - 调制器，设计并制作 - 型 A/D 转换电路。要求 A/D 转换电路可设置工作于下列两种模式： （32 分）模式 1：采样频率为 100Hz，采样位数为 12 位；模式 2：采样频率为 1600Hz，采样位数为 8 位。（3）设计并制作 - 型 A/D 转换电路的采样数据显示装置。要求可以显示 A/D转换电路连续采样数据波形，显示的波形数据点数不少于 200 点。同时，在波形上显示一个光标，移动光标时能显示相应波形点的采样数据。 （6分）（4）改进 - 型 A/D 转换电路的显示装置，要求能计算 A/D 转换电路输出的采样数据的方差，并实时显示。方差的计算使用连续 1 秒的采样数据直接2计算。 （10 分）（5）改进 - 型 A/D 转换电路的设计，尽量减小 A/D 转换电路的本底噪声和量化噪声，提高 - 型 A/D 转换电路的采样精度。实现 - 型 A/D 转换电路能工作于下列模式： （20 分）模式 3：采样频率为 100Hz，采样位数为 16 位，有效位数不少于 13 位。图 2 1 阶- 调制器的结构框图（6）进一步提高 - 型 A/D 转换电路的采样速度。实现 - 型 A/D 转换电路能工作于下列模式： （15 分）模式 4：采样频率为 1600Hz，采样位数为 16 位，有效位数不少于 13 位。（7）其他自主发挥。 （5 分）（8）设计报告 （20 分）项项 目目主要内容主要内容满分满分方案论证比较与选择，方案描述3理论分析与计算系统相关参数设计5电路与程序设计系统组成，原理框图与各部分的电路图，系统软件与流程图5测试方案与测试结果测试结果完整性，测试结果分析5设计报告结构及规范性摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性2总总 分分203说明说明（1） 要求（1）中，要求减法 器、积分电路、比较器和1位DAC分别用独立电路实现，并在A、B、C、D信号处应留有测试口，以便对 信号波形进行观察。图3给出了各点的信号参考波形示意。图3 1阶-调制器中各点信号的波形示意（2） 要求（3）设计并制作采样数据显示装置，可以使用自制的液晶显示；也可以借助外部显示设备，如示波器。但必须能显示- 型A/D转换电路输出的连续采样数据，并能显示采样信号的波形。（3） 采样数据的方差计算：将- 型A/D转换电路输出的一组采样数据，记2为，计算其均值，则总体方差为： 1,2,x nnNL1 /Nnmx nN2。221 /Nnx nmN