一种用于带通Σ-Δ调制器的25MHz低功耗开关电容谐振器

介绍了一种运用于带通Σ-Δ调制器的谐振频率为25MHz的低功耗开关电容DD谐振器电路.电路采用了运算放大器共享技术和双采样技术,同时对单元电路进行优化,达到功耗最小化.该谐振器电路采用SMIC 0.25μm混合信号CMOS工艺进行设计,整个电路模块面积仅为0.09mm2.测试结果表明,使用该谐振器电路的带通Σ-Δ调制器工作于100MHz采样频率时,对于信号带宽为1kHz的输入信号,调制器的输出在谐振频率处SFDR约为77dB.整个谐振器功耗为10.5mW.     

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。     

14-b400-ksps 2.5-mW连续时间Σ-Δ调制器

连续时间Σ-Δ调制器较之传统的开关电容Σ-Δ调制器具有更低的功耗、更小的面积,以及集成抗混叠滤波器等诸多优势。设计了一种应用于低中频GSM接收机的4阶单环单比特结构的连续时间Σ-Δ调制器。在调制器中,采用了开关电容D/A转换器,以降低时钟抖动对性能的影响。仿真结果显示,在1.8 V工作电压2、00 kHz信号带宽、0.18μm CMOS工艺条件下,采样频率21 MHz,动态范围(DR)超过90 dB,功耗不超过2.5 mW。     

三阶1-1-1级联Σ-Δ调制器的设计及仿真

采用MASH结构,设计了一款三阶(1-1-1)级联Σ-Δ调制器;讨论了各个模块的增益系数,设计了数字校正电路,并运用Matlab/Simulink对调制器进行了行为级仿真.当输入信号带宽为20 kHz,过采样比为64时,仿真模型得到87.7 dB的信噪比,精度为14.28位.与其他结构的调制器相比,该调制器更加稳定,动态范围更大,可应用于处理音频信号的A/D转换器.     

一种高精度单环高阶Σ-Δ调制器

设计了一种高精度单环3阶Σ-Δ调制器。阐述了Σ-Δ调制器的结构,确定了前馈因子和增益因子等重要参数。对调制器的各种非理想因素,如时钟抖动、开关非线性、采样电容kT/C噪声等,进行了量化分析和行为级建模。采用MATLAB工具进行了系统验证。验证结果表明,调制器的采样频率为100 kHz,信噪比为99 dB,信噪比最大值为104.2 dB,有效精度达16 位。     

一种前馈架构的Σ-Δ调制器设计

基于40 nm CMOS工艺,设计了一种前馈架构的3阶1位量化离散时间Σ-Δ调制器。该调制器的信号带宽为100 kHz,过采样比为128。为了适应低电压环境,输入端开关采用栅压自举结构以提升采样信号的线性度,运算放大器采用两级结构以增加输出摆幅。为了降低系统功耗,比较器采用动态结构实现。仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,该调制器的最高信噪比为88.1 dB,功耗为1.5 mW。     

一种具有改进积分器结构的高阶Σ-Δ调制器

设计了一个五阶单回路Σ-Δ调制器,最高输入信号频率22kHz。通过改进积分器的结构,显著减小了开关电荷注入效应引起的调制器的谐波失真。整个电路采用0.6μmCMOS工艺设计。仿真显示,当采样频率为6MHz时,调制器的SNDR达到123dB,SNR超过125dB,满足18位A/D转换器的精度要求。     

低功耗音频Δ-Σ D/A转换器

设计了一种适用于音频应用的16位D/A转换器.芯片集成了内插滤波器、Δ-Σ调制器和D类功放,可以独立完成带宽为8 kHz的音频数字信号到模拟信号的转换.内插滤波器完成64倍过采样并消除镜像信号,Δ-Σ调制器实现16位的转换精度.在驱动8 Ω负载时,D类功放实现97 dB的动态范围,最大输出功率达到100 mW,三次谐波小于-100 dB;同时,功率效率大于90%,特别适合低功耗应用领域.设计采用标准0.18 μm CMOS工艺,芯片面积约为2 μm×2 μm.     

基于Δ-Σ调制的PSM调制器控制方法的探讨

本文简要介绍了脉冲阶梯调制器（Pulse-Step Modulator,PSM）在短波发射机上的作用,及其输出信号的在时域和频域的基本特点。Δ-Σ是delta-Sigma的简写形式,在数字信号处理领域,利用上采样滤波和Δ-Σ调制技术,能够使一个低动态范围的量化器输出高动态范围的信号。PSM调制器实际上也是一个低动态范围的大功率数模转换器。本文讨论了Δ-Σ调制技术用于PSM调制器控制中的线性模型和性能特点。     

低功耗音频Δ -∑ D／A转换器

设计了一种适用于音频应用的16位D/A转换器.芯片集成了内插滤波器、Δ-Σ调制器和D类功放,可以独立完成带宽为8 kHz的音频数字信号到模拟信号的转换.内插滤波器完成64倍过采样并消除镜像信号,Δ-Σ调制器实现16位的转换精度.在驱动8 Ω负载时,D类功放实现97 dB的动态范围,最大输出功率达到100 mW,三次谐波小于-100 dB;同时,功率效率大于90%,特别适合低功耗应用领域.设计采用标准0.18 μm CMOS工艺,芯片面积约为2 μm×2 μm.     

利用PI技术实现Σ-Δ调制器的研究

提出了一种新的低通Σ－Δ调制器,该结构利用流水交叉（ＰＩ）技术对信号进行开采样和降采样,从而达到多路复用的目的。当把各路信号串联时,增加一些有限的电路就可以实现高阶的Σ－Δ调制器。     

一种低电压3阶4位前馈Σ-Δ调制器

介绍了一种应用于无线通信领域的低电压、带有前馈结构的3阶4位单环Σ-Δ调制器。为了降低Σ-Δ调制器的功耗,跨导放大器采用了带宽展宽技术。采用TSMC 0.13 μm CMOS工艺对电路进行仿真,仿真结果显示,当工作电压为1.2 V、采样频率为64 MHz、过采样比为16、信号带宽为2 MHz时,电路的SNDR达81 dB,功耗仅为7.78 mW。     

一种高性能多位量化Σ-Δ调制器的设计

实现了一种适用于信号检测的低功耗Σ-Δ调制器。调制器采用2阶3位量化器结构,并使用数据加权平均算法降低多位DAC产生的非线性。调制器采用TSMC 0.18μm混合信号CMOS工艺实现。该调制器工作于1.8V电源电压,在50kHz信号带宽和12.8MHz采样频率下,整体功耗为3mW,整体版图尺寸为1.25mm×1.15mm。后仿真结果显示,在电容随机失配5‰的情况下,该调制器可以达到91.4dB的信噪失真比(SNDR)和93.6dB的动态范围(DR)。     

一种高速高精度Σ-Δ调制器的设计

采用多位D/A转换器是Σ-Δ调制器实现高速高精度的主要手段,然而,多位D/A转换器引入非线性却是影响Σ-Δ调制器信噪比的主要因素.讨论了一种具有单位信号传递函数、动态元件匹配实现多位D/A 转换器并对其引入的非线性噪声压缩整形(NSDEM)的Σ-Δ调制器结构;在此结构上进行了Σ-Δ调制器的设计方法研究.行为仿真结果验证了该结构和设计方法的可行性.     

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.     

16位语音Δ-Σ调制器

介绍了一个应用于G.712语音编码的16位2 MHz采样率Δ-Σ调制器(SDM),利用Matlab优化调制器系数,并采用全差分开关电容共模反馈两级跨导放大器和动态比较器降低功耗.模拟结果显示:在2 MHz采样时钟下,输入4 kHz语音信号可获得101 dB信噪比输出,相当于16位精度.电路采用0.18 μm CMOS工艺实现,核心面积为340 μm × 160 μm.电路在1.8 V工作电压和2 MHz采样率下,总功耗约165.6 μW.     

Σ-Δ调制器的非理想特性行为级建模与仿真

分析了开关电容型(SC)Σ-Δ调制器的非理想特性,主要包括采样时钟抖动、开关热噪声(kT/C噪声)、运放增益等。在建立各自噪声模型的基础上,构造了一个二阶有色噪声和一个四阶白噪声Σ-Δ调制器模型;通过仿真结果的比较,在行为级上验证了噪声模型的正确性,所建电路更为实际地描述了Σ-Δ调制器的各项参数。     

一种0.35 μm CMOS高精度Σ-Δ A/D转换器

提出了一种应用于MEMS压力传感器的高精度Σ-Δ A/D转换器。该电路由Σ-Δ调制器和数字抽取滤波器组成。其中,Σ-Δ调制器采用3阶前馈、单环、单比特量化结构。数字抽取滤波器由级联积分梳状(CIC)滤波器、补偿滤波器和半带滤波器(HBF)组成。采用TSMC 0.35 μm CMOS工艺和Matlab模型对电路进行设计与后仿验证。结果表明,该Σ-Δ A/D转换器的过采样比为2 048,信噪比为112.3 dB,精度为18.36 位,带宽为200 Hz,输入采样频率为819.2 kHz,通带波纹系数为±0.01 dB,阻带增益衰减为120 dB,输出动态范围为110.6 dB。     

Σ-Δ调制器在SIMULINK下的噪声模型

为了满足在行为级对Σ-Δ调制器进行完整仿真的需要,提出了在SIMULINK环境下Σ-Δ调制器的噪声模型,包括采样时钟抖动、开关热噪声(kT/C噪声)、运算放大器的有限增益、有限带宽、压摆及饱和电压等非理想因素。在给出具体噪声模型的基础上,构造出二阶Σ-Δ调制器模型。通过仿真,验证了噪声模型的正确性。     

Σ-Δ调制器在非理想环境中的仿真

介绍了一整套Simulink模型,利用其可以对任何Σ-Δ调制器的性能进行详尽的仿真.给出的模型中考虑了大量Σ-Δ调制器的非理想因素,例如采样时钟抖动、kT/C噪声和运算放大器参数(噪声、有限增益、有限带宽、转换速率和饱和电压)等.针对每个模型给出了详尽描述和所有实现细节.文中所有仿真的对象为一典型的二阶SC Σ-Δ调制器结构.最后的仿真结果论证了仿真模型的正确性.