功耗及信噪比双重约束下∑△模数调制器积分器优化

针对前馈级联∑△模数调制器结构,详细分析了调制器信噪比及功耗与Class-A类运算放大器构成的各级积分器等效输入噪声功率及功耗间相互关系,并在此基础上提出对于给定调制器信噪比及功耗双重约束的前馈级联∑△模数调制器各级积分器参数参考值的优化选取,包括:采样电容、开关导通电阻、输入晶体管宽长比等,从而有利于低功耗高精度∑△模数调制器设计者确定满足给定功耗和信噪比双重约束的∑△模数调制器优化设计方案,指导晶体管级电路设计,缩短设计周期.     

一种用于驻极体麦克风的数字前置放大器设计

传统的模拟麦克风由于自身抗干扰能力差,很难满足新一代音频系统对输入端的要求,本文提出了一种数字前置放大器技术,可以与驻极体麦克风进行无缝连接,能够将麦克风产生的微弱的电信号直接转换成后续数字设计平台所需的数字信号,能够对信号进行可编程增益放大,具有面向便携式应用的宽电压摆动和低功耗设计。测试结果表明数字前置放大器动态范围达到88dB,等效输入参考噪声为5μVrms,正常工作功耗为540μW,休眠模式下消耗电流不超过10μA,与传统模拟麦克风相比,数字前置放大器构成的数字麦克风可以提供更好的信噪比、更高的集成度、更低的功耗和更强的抗干扰能力。     

14-b 400-ksps 2.5-mW连续时间∑-Δ调制器

连续时间∑-△调制器较之传统的开关电容∑-△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∑-△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、200 kHz信号带宽、0.18 μm 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.     

应用于无线传感网络 SOC的低功耗∑△调制器

提出了一种应用于无线传感网络 SOC过采样率（OSR）为128的单环三阶单比特量化∑△调制器．通过采用新型前馈结构,降低了系统对运算放大器性能的要求;通过采用新颖的两级Class A/AB运算放大器实现积分器电路,有效降低了电路的功耗;为了进一步降低电路功耗,对调制器中的第二级、第三级运放进行了缩放．该调制器采用华虹0．18μm CMOS工艺,输入信号带宽为8 kHz ,工作电压1．8V ．后仿真结果表明：在输入信号频率为5 kHz、采样时钟为2．048 M Hz时,调制器的信噪比（SNR）达到96dB ,整个调制器的功耗仅为180μW ,芯片总面积为0．51 mm2．     

调制与解调技术、调制解调器

Y2001-62724-21 0115074多速率-多比特∑△调制器=Multirate-multibit Sigma-Delta modulators[会,英]/Colodro,F.& Torralba,A.//2000 IEEE International Symposium on Circuitsand Systems,V01.2.一21～24(HC)本文提出实现∑△调制器的多速率特性,称为多速率多比特(MM)∑△调制器的特性与工作于一次积分器时钟速率的常用多比特∑△调制器一样,但是通过增加二次积分器的时钟速率代替正向路径的 ADC,文中给出理论和模拟结果。参10     

低电压∑-△调制器关键技术及设计实例

介绍了低电压开关电容∑-△调制器的实现难点及解决方案,并设计了一种1V工作电压的∑-△调制器。在0．18μm CMOS工艺下,该∑-△调制器采样频率为6．25MHz,过采样比为156,信号带宽为20kHz;在输入信号为5．149kHz时,仿真得到∑-△调制器的峰值信号噪声失真比达到102dB,功耗约为5mW。     

一种高性能多位量化∑-△调制器的设计

实现了一种适用于信号检测的低功耗∑-△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 0.18 μm混合信号CMOS工艺实现.该调制器工作于1.8V电源电压,在50 kHz信号带宽和12.8 MHz采样频率下,整体功耗为3 mW,整体版图尺寸为1.25 mm×1.15 mm.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91.4 dB的信噪失真比(SNDR)和93.6 dB的动态范围(DR).     

∑—△ADC无条件稳定理想OTA—C积分器

提出了一种基于有源自举增益提升技术的近似理想的OTA－C积分器电路,详细分析了有关原理、稳定条件、失真、失配等特性,该积分器无条件稳定工作于∑-△ADC闭环系统中。以一阶∑-△ADC为例,进行了模拟验证,该结构还具有低压应用的特点。     

用于MEMS传感器的三阶∑-△调制器设计

提出一种基于CIFB结构的新型三阶2-1级联∑-△调制器,设计了各级参数和数字校正电路,分析了积分器运算放大器的压摆率对信号带宽的影响;利用Matlab Simulink,对该调制器进行行为级仿真.在过采样率为128、输入信号带宽为50 kHz时,可达到93.8 dB的信噪比和15.30住的精度.该结构具有输入信号低失真的优点,可用于MEMS传感器的数据处理电路.     

高阶模拟∑-△调制器设计研究

在简要介绍高阶1位量化∑-△A/D转换器基本原理的基础上,分析了∑-△调制器的噪声特性;介绍了传统线性模型下的噪声传递函数的设计方法.同时,结合实际高阶模拟∑-△调制器的开关电容实现电路,重点对影响调制器性能的非理想因素进行了详细分析,并采用程序建模仿真的方法指导电路设计.与传统设计方法的结果对比表明,文中的方法可以为电路设计提供更加可靠的依据.     

基于块数字滤波器的高阶两通道时间交织∑△调制器的系统优化设计

时间交织技术是一种提高∑△调制器采样频率的有效方法,但是时间交织∑△调制器对通道之间的失配非常敏感.在传统噪声传递函数(NTF)中增加一个z=-1的零点,可以减小折叠到信号带宽内的噪声.在已提出的基于块数字滤波器的二阶两通道时间交织∑△调制器结构的基础上,提出了一种高阶两通道时间交织∑△调制器的系统优化设计方法,该方法对系统的稳定性、噪声传递函数零极点的优化进行了考虑.采用该方法,设计了一种带宽为4MHz应用于数字视频广播系统中的高阶两通道时间交织调制器的系统结构.仿真结果表明,该调制器具有较大的稳定输入范围以及对通道失配不敏感的特点.     

一种红外焦平面片上模数转换电路的设计

文章介绍了一种基于一阶Sigma-Delta（∑-△）过采样算法的红外焦平面片上模数转换电路的设计。片上模数转换电路是红外焦平面CMOS数字读出电路芯片的关键,需要综合考虑芯片的功耗、面积和速度要求来选择实现算法。文中首先回顾了红外焦平面片上模数转换电路的研究发展,然后阐述了一阶∑-△过采样ADC算法的原理,详细分析了实现算法的一种调制器电路结构和数字抽取滤波器结构,最后给出了一阶∑-△过采样ADC电路的仿真结果,显示精度10位,调制器模拟电路功耗约为15μw,并进行了误差分析。     

D类功放中的∑-△调制器分析与设计

设计一种新型低非线性失真拓扑的7阶1-bit∑-△调制器,该调制器可以直接用于模拟音频信号输入带反馈的D类功率放大器中。通过仿真表明,调制器的最大稳定输入值可以达到0．9,信噪比可达到130dB以上,即采用这种调制器的D类功放可实现90％的功率转化效率和高保真的音质。同时从新的角度阐释了高阶1-bit∑-△调制器的工作原理和设计过程。     

一种单环5阶高精度音频△-∑ A/D转换器

采用英飞凌0.11 μm CMOS工艺,实现了一种用于音频范围的高精度△-∑ A/D转换器.调制器采用1位量化的5阶单环前馈结构,ADC过采样率为256.A/D转换器模拟调制器工作于5V电压,数字滤波器工作于1.2V电压,整体功耗为20.52 mW,版图面积3.1 mm2.仿真结果显示,设计的A/D转换器在20 kHz信号带宽内达到108.9 dB的信噪失真比,有效位数为18位.     

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。     

集成过抽样∑-△A/D转换器设计研究

运用CMOS集成电路设计处理对象为语音信号的二阶∑-△A/D转换器.采用全差动设计、共模反馈电路和开关电容积分器实现二阶∑-△A/D转换器.     

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.     

16位数字二阶∑-△调制器的分析与设计

文章阐述了∑-△调制器的基本工作原理,构建了二阶∑-△调制器的基本结构,提出了一种用Verilog HDL语言描述二阶∑-△调制器的实现方法,其中采用了简单的移位方法来描述调制器的四个增益系数,以实现乘法操作,进而减小了芯片的面积。在此基础上,运用MATLAB系统工具建立了二阶∑-△调制器系统的模型,并完成了系统仿真验证。在电路级完成了它的Verilog语言描述,同时运用modelsim仿真工具对电路进行仿真验证,对数据进行FFT分析,最终证明了MATLAB系统模型和Verilog代码的一致性。     

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.     

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。