一种级间运放共享的MASH结构Σ-Δ调制器

基于55 nm CMOS工艺,设计了一种级间运放共享的级联噪声整形(MASH)结构Σ-Δ调制器。采用2-2 MASH结构对调制器参数进行了设计。对经典结构的开关电容积分器进行了改进,并应用到调制器电路的设计中,实现了两级调制器之间的运放共享,在达到高精度的同时减少了运放的数量,显著降低了MASH结构调制器的功耗。仿真结果表明,在3.3 V电源电压下,调制器信噪失真比为111.7 dB,无杂散动态范围为113.6 dB,整体功耗为16.84 mW。     

一种0.18m单层多晶硅CMOS音频-调制器

设计了一种应用于18位高精度音频模数转换器(ADC)的三阶Σ-Δ调制器。调制器采用2-1级联结构,优化积分器的增益来提高调制器的动态范围。采用栅源自举技术设计输入信号采样开关,有效提高了采样电路的线性度。芯片采用中芯国际0.18μm混合信号CMOS工艺,在单层多晶硅条件的限制下,采用MIM电容,实现了高精度的Σ-Δ调制器电路。测试结果表明,在22.05kHz带宽内,信噪失真比(SNDR)和动态范围(DR)分别达到90dB和94dB。     

一种用于CMOS图像传感器的高动态范围Sigma-Delta调制器

介绍了一种采用Tower 180 nm CMOS工艺设计的高动态范围Sigma-Delta调制器,该调制器用于CMOS图像传感器的高动态范围读出电路。分析了调制器动态范围的主要影响因素,采用基于Cascode反相器的自调零积分器,得到较大的积分器输出摆幅和积分增益。为了降低功耗,加入动态偏置型比较器,使该调制器具有高动态范围和低功耗的优势。加入瞬态噪声的调制器后仿真结果表明,在等效带宽16 kHz内,1.8 V电源电压和4 MHz的采样时钟下,调制器的动态范围为103 dB,功耗仅为356μW。该调制器满足CMOS图像传感器的高动态范围要求。     

一种应用于调频接收机，功耗为2.52mW，具有72dB动态范围的连续时间ΔΣ调制器

本文提出一个采用三阶滤波器,三位量化器的连续时间ΔΣ 调制器。该调制器对环路延迟,时钟抖动,以及RC时间常数变化具有鲁棒性。在积分器设计中,采用了增益带宽积扩展结构的运放,提高了滤波器的线性度。该芯片使用130nmCMOS工艺设计,可以应用在调频接收机中。测试结果表明,在带宽为500 kHz,时钟为26MHz条件下,该调制器实现了72dB的动态范围和70.7dB的信噪失真比,在1.2V电压下消耗2.52mW功耗。     

基于开关电容技术的Σ-Δ调制器的设计

基于0.18μm标准CMOS工艺,设计并实现了一个单环三阶开关电容Σ-Δ调制器。电路采用具有加权前馈求和网络的积分器级联型拓扑结构,采用优化的具有正反馈的单级A类OTA来降低功耗。在设计中,采用电流优化技术来降低运算跨导放大器(OTA)的功耗。Σ-Δ调制器的过采样率为128,时钟频率为6.144 MHz,信号带宽为24 kHz,最大信噪比为100 dB,动态范围为103 dB。电路在1.8 V电源供电下功耗为2.87 mW。     

一种用于MEMS麦克风的信号采集电路

设计了一款用于MEMS麦克风的模数转换接口电路。该电路包含一个前置放大器和一个四阶Delta-Sigma调制器。前置放大器包括一个pMOS输入的源级跟随器和一个仪表放大器。放大器设计中采用了斩波稳定技术消除低频闪烁噪声。Delta-Sigma调制器采用了带有前馈支路的四阶结构,其优点在于低积分器摆幅,可以降低积分器中放大器的非线性增益对电路性能的影响。该电路采用0.18μm CMOS工艺制作,电源电压为1.65μV。测试结果表明,电路可以达到80 dB的动态范围和73.4 dB的峰值信号对噪声加谐波比。电路的耗散电流为1 500μA,占用的芯片面积为0.48 mm2。     

一个用于GSM的80dB动态范围∑-△调制器

设计了一个用于GSM系统的Sigma-Delta调制器.GSM系统要求信号带宽大于200 kHz,动态范围大于80dB.为了能取得较低的过采样率以降低功耗,采用了级联结构(MASH)来实现,与单环高阶结构相比,它具有稳定及易于实现的优点.设计工作时钟为16MHz,过采样率为32,基带带宽为250 kHz,电路仿真可以达到最高82dB的SNDR和87dB的动态范围.芯片采用SMIC 0.18μm工艺进行流片,面积为1.2mm×1.8mm.芯片测试效果最高SNDR=74.4dB,动态范围超过80dB,测试结果与电路仿真结果相近,达到了预定的设计目标.芯片工作在1.8V电源电压下,功耗为16.7mW.     

一个用于GSM的80dB动态范围∑-△调制器

设计了一个用于GSM系统的Sigma-Delta调制器.GSM系统要求信号带宽大于200 kHz,动态范围大于80dB.为了能取得较低的过采样率以降低功耗,采用了级联结构(MASH)来实现,与单环高阶结构相比,它具有稳定及易于实现的优点.设计工作时钟为16MHz,过采样率为32,基带带宽为250 kHz,电路仿真可以达到最高82dB的SNDR和87dB的动态范围.芯片采用SMIC 0.18μm工艺进行流片,面积为1.2mm×1.8mm.芯片测试效果最高SNDR=74.4dB,动态范围超过80dB,测试结果与电路仿真结果相近,达到了预定的设计目标.芯片工作在1.8V电源电压下,功耗为16.7mW.     

一种带斩波的双采样Σ-Δ调制器

设计了一种适用于过高磁场抗扰度的电容式隔离型全差分Σ-Δ调制器。它采用单环2阶1位量化的前馈积分器结构,运用斩波技术降低低频噪声和直流失调。与传统的全差分结构相比,该调制器的每级积分器均采用4个采样电容,在一个时钟周期内能实现两次采样与积分,所需的外部时钟频率仅为传统积分器的一半,降低了运放的压摆率及单位增益带宽的设计要求,实现了低功耗。基于CSMC 0.35 μm CMOS工艺,在5 V电源电压、10 MHz采样频率和256过采样率的条件下进行电路仿真。后仿真结果表明,调制器的SNDR为100.7 dB,THD为－104.9 dB,ENOB可达16.78位,总功耗仅为0.4 mA。     

一种应用于无线通信的低电压低功耗Σ-D调制器的设计

文章首先分析了低电压对于低功耗CMOSΣ-"调制器设计提出的挑战,使用了自顶向下的设计策略,利用Hspice和Simulink对开关电容放大器和开关电路非理想特性建模,通过Matlab优化低功耗结构的运算放大器电路参数,最后给出了系统仿真结果。仿真结果显示,使用0.18#m2p6mCMOS工艺设计的Σ-"调制器在1.5V低电源电压条件下,信号带宽为200KHz,峰值信噪比达到93.5dB,动态范围为96.3dB,满足了GSM/PCS1800/DCS1900等无线应用的要求。     

一种高性能、低功耗音频ΣA调制器

设计了一个应用于18位高端音频模数转换器(ADC)的三阶低功耗Σ△调制器.调制器采用2-1级联结构,通过优化调制器系数来提高其动态范围,并减小调制器输出频谱中的杂波.电路设计中采用栅源自举技术实现输入信号采样开关,有效提高了采样电路的线性度;提出一种高能效的A/AB类跨导放大器,在仅消耗0.8mA电流的情况下,达到100V/μs以上的压摆率.针对各级积分器不同的采样电容,逐级对跨导放大器进行进一步功耗优化.调制器在中芯国际0.18μm混合信号CMOS工艺中流片,芯片核心面积为1.1mm×1.0mm.测试结果表明在22.05kHz带宽内,信噪失真比和动态范围分别达到91dB和94dB.在3.3V电源电压下,调制器功耗为6.8mW,适合于高性能、低功耗音频模数转换器应用.     

一种高性能、低功耗音频ΣΔ调制器

设计了一个应用于18位高端音频模数转换器(ADC)的三阶低功耗ΣΔ调制器. 调制器采用2-1级联结构,通过优化调制器系数来提高其动态范围,并减小调制器输出频谱中的杂波. 电路设计中采用栅源自举技术实现输入信号采样开关,有效提高了采样电路的线性度;提出一种高能效的A/AB类跨导放大器,在仅消耗0.8mA电流的情况下,达到100V/μs以上的压摆率. 针对各级积分器不同的采样电容,逐级对跨导放大器进行进一步功耗优化. 调制器在中芯国际0.18μm混合信号CMOS工艺中流片,芯片核心面积为1.1mm×1.0mm. 测试结果表明在22.05kHz带宽内,信噪失真比和动态范围分别达到91dB和94dB. 在3.3V电源电压下,调制器功耗为6.8mW,适合于高性能、低功耗音频模数转换器应用.     

用于单片集成热真空传感器的Σ-Δ调制器设计北大核心

设计了一款适用于集成热真空传感器的二阶1位Σ-Δ调制器。该调制器采用前馈通道抑制积分器的输出摆幅、降低谐波失真、提高动态范围。为了降低运算放大器的1/f噪声,积分器中引入相关双采样电路。利用Matlab/Simulink,分析运算放大器的非理想性对调制器性能的影响。调制器由全差分开关电容电路实现。仿真结果表明:在4 MHz采样频率和6.8 kHz信号输入频率-3、dBFS幅值下,电路的最大信噪比为86.9 dB,分辨率可达14位。调制器的有效面积为0.67 mm2。3 V电源电压供电时,功耗为12 mW,各项性能指标均满足设计要求。     

应用于MEMS惯性器件的高精度Σ-△调制器

为了实现微电子机械系统(MEMS)惯性器件的高精度数字化输出,设计了一款单环5阶Σ-△调制器.利用Matlab在系统级完成了Σ-△调制器的结构设计,确定调制器为带有零点优化的级联积分器前馈(CIFF)结构,并在Simulink中完成了调制器非理想模型的建立.在电路设计时,调制器整体采用全差分的开关电容电路来实现.为了降低整体调制器的噪声,在第1级积分器中加入了斩波稳定模块,并采用了具有低回踢噪声的动态比较器作为一位量化器.本设计在0.18 μm BCD工艺下实现,工作电压为5V、采样频率为500 kHz、过采样率为128时,调制器的功耗约为4.25 mW,有效位数为19.06 bit.     

用于单片集成热真空传感器的Σ-Δ调制器设计

设计了一款适用于集成热真空传感器的二阶1位Σ-Δ调制器.该调制器采用前馈通道抑制积分器的输出摆幅、降低谐波失真、提高动态范围.为了降低运算放大器的1/f噪声,积分器中引入相关双采样电路.利用Matlab/Simulink,分析运算放大器的非理想性对调制器性能的影响.调制器由全差分开关电容电路实现.仿真结果表明:在4 MHz采样频率和6.8 kHz信号输入频率、-3 dBFS幅值下,电路的最大信噪比为86.9 dB,分辨率可达14位.调制器的有效面积为0.67 mm2.3 V电源电压供电时,功耗为12 mW,各项性能指标均满足设计要求.     

一种应用于无线通信的低电压低功耗∑-D调制器的设计

文章首先分析了低电压对于低功耗CMOS∑-△调制器设计提出的挑战，使用了自顶向下的设计策略，利用Hapiee和Simulink对开关电客放大器和开关电路非理想特性建模．通过Matlab优化低功耗结构的运算放大器电路参数，最后给出了系统仿真结果。仿真结果显示。使用0．18μm 2p6m CMOS工艺设计的∑-△调制器在1．5V低电源电压条件下，信号带宽为200KHz，峰值信噪比达到93．5dB，动态范围为96．3dB，满足了GSM／PCSl800／DCSl900等无线应用的要求。     

一个用于GSM的80dB动态范围Σ-Δ调制器

设计了一个用于GSM系统的Sigma-Delta调制器. GSM系统要求信号带宽大于200kHz，动态范围大于80dB. 为了能取得较低的过采样率以降低功耗，采用了级联结构（MASH）来实现，与单环高阶结构相比，它具有稳定及易于实现的优点. 设计工作时钟为16MHz，过采样率为32，基带带宽为250kHz，电路仿真可以达到最高82dB的SNDR和87dB的动态范围. 芯片采用SMIC 0.18μm工艺进行流片，面积为1.2mm×1.8mm. 芯片测试效果最高SNDR＝74.4dB，动态范围超过80dB，测试结果与电路仿真结果相近，达到了预定的设计目标. 芯片工作在18V电源电压下，功耗为16.7mW.     

一个用于GSM的80dB动态范围∑-Δ调制器

设计了一个用于GSM系统的Sigma-Delta调制器．GSM系统要求信号带宽大于200kHz，动态范围大于80dB．为了能取得较低的过采样率以降低功耗，采用了级联结构（MASH）来实现，与单环高阶结构相比，它具有稳定及易于实现的优点．设计工作时钟为16MHz，过采样率为32，基带带宽为250kHz，电路仿真可以达到最高82dB的SNDR和87dB的动态范围．芯片采用SMIC0．18μm工艺进行流片，面积为1．2mm×1．8mm．芯片测试效果最高SNDR=74．4dB，动态范围超过80dB，测试结果与电路仿真结果相近，达到了预定的设计目标．芯片工作在1．8V电源电压下，功耗为16．7mW．     

一种20mW12位5MHz信号带宽连续时间∑-Δ调制器

在SMIC0．18μmCMOS工艺条件下,设计了一个可应用于无线通讯和视频领域的高带宽低功耗∑-△调制器。该调制器采用连续时间环路滤波器,较之传统的开关电容滤波器,连续时间滤波器可大大降低功耗。其中,积分器补偿可减小运放有限单位增益带宽的影响。换句话说,在同等速度下也可以减小功耗。另外,加法器和量化器是通过跨导单元和梯形电阻结合在一起的,能在很高的频率下很好地工作。在采样时钟为200MHz和过采样率为20的条件下,该调制器采用单环3阶4位量化结构。Hspice仿真验证表明,调制器达到5MHz的信号带宽和75dB的动态范围;在1．8V电源电压下,其总功耗为20mW。     

一种20 mW 12位5 MHz信号带宽连续时间Σ-Δ调制器

在SMIC 0.18 μm CMOS 工艺条件下,设计了一个可应用于无线通讯和视频领域的高带宽低功耗Σ-Δ调制器.该调制器采用连续时间环路滤波器,较之传统的开关电容滤波器,连续时间滤波器可大大降低功耗.其中,积分器补偿可减小运放有限单位增益带宽的影响.换句话说,在同等速度下也可以减小功耗.另外,加法器和量化器是通过跨导单元和梯形电阻结合在一起的,能在很高的频率下很好地工作.在采样时钟为200 MHz和过采样率为20的条件下,该调制器采用单环3阶4位量化结构.Hspice仿真验证表明,调制器达到5 MHz的信号带宽和75 dB的动态范围;在1.8 V电源电压下,其总功耗为20 mW.