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。     

一种13位400kHz1 1mW∑-△模拟／数字转换器

设计了应用于低中频GSM接收机的三阶单环单比特结构∑-△A／D转换器。调制器采用全差分开关电容积分器实现。仿真结果显示，在工作电压为3V、信号带宽200kHz、0．35μmCMOS工艺的条件下，过采样率选择为64，信号／噪声失真比（SNDR）达到85dB，功耗不超过11mW。     

一种16位音频∑△ A/D转换器

提出了一种16位立体声音频新型稳定的5阶∑△A/D转换器.该转换器由开关电容∑△调制器、抽取滤波器和带隙基准电路构成.提出了一种新的稳定高阶调制器的方法和一种新的梳状滤波器.采用0.5μm 5V CMOS工艺实现∑△A/D转换器.∑△A/D转换器可以得到96dB的峰值SNR,动态范围为96dB.整个芯片面积只有4.1mm×2.4mm,功耗为90mW.     

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。     

基于开关电容技术的∑△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∑△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.∑△调制器的过采样率为128,时钟频率为6.144 MHz,信号带宽为24 k...     

用于VoIP芯片的∑-△调制器系统设计

详细分析了∑-△调制器的结构、阶数、量化器位数、过采样率与信噪比的关系;讨论了闪烁噪声和开关热噪声、时钟抖动和运放的有限直流增益等非理想因素对∑-△调制器的影响.通过Matlab行为仿真,确定了调制器的参数.在此基础上,完成了一款三阶2-1级联∑-△调制器的系统结构设计.在Simulink环境下的仿真验证表明,在考虑非理想因素的条件下,调制器的信噪比仍能达到约96 dB,可满足VoIP芯片中A/D转换器的16位精度要求.     

A 16 bit Stereo Audio ΣΔ A/D Converter

提出了一种16位立体声音频新型稳定的5阶∑△A/D转换器.该转换器由开关电容∑△调制器、抽取滤波器和带隙基准电路构成.提出了一种新的稳定高阶调制器的方法和一种新的梳状滤波器.采用0.5μm 5V CMOS工艺实现∑△A/D转换器.∑△A/D转换器可以得到96dB的峰值SNR,动态范围为96dB.整个芯片面积只有4.1mm×2.4mm,功耗为90mW.     

一种流水线型高速过采样∑-△调制器

提出了一种采用流水线采样输入的开关电容型∑－△调制器的实现方法，该方法充分利用了时钟的每一时刻。用此方法设计的∑－△调制器来样速率可提高３０％。实验表明，这种方法是完全可取的。     

用于过采样Σ-△ A/D转换器的Σ-△调制器

分析并讨论了过采样∑-△A/D转换器中一阶、二阶及高阶级联结构的∑-△调制器的性能特点,并编写C语言程序进行行为级仿真,用PSpice进行电路级仿真,利用MATLAB工具对其结果进行分析.结果表明,∑-△调制器具有噪声整形特性,可以提高基带内的信噪比,且三阶级联结构中1-1-1结构性能最优.∑-△调制器与过采样技术相结合可构成高精度、低成本的A/D转换器.     

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。     

∑-△调制器在SIMULINK下的噪声模型

为了满足在行为级对∑-△调制器进行完整仿真的需要，提出了在SIMULINK环境下∑-△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∑-△调制器模型。通过仿真，验证了噪声模型的正确性。     

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.     

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.     

一种高线性度100 kHz带宽∑△调制器

设计了一个100 kHz信号带宽、80 dB SNDR、3.3 V电源电压的单环三阶∑△调制器.电路采用AB类运放,可在较低静态功耗下实现较高的压摆率.电路采用UMC 0.18μm CMOS工艺制作,版图面积为1.7 mm×1.3 mm.芯片测试结果显示:在12 MHz时钟频率、60倍过采样下,调制器可达到100 kHz信号带宽,75.7 dB SNDR和98 dB SFDR.     

一种用于驻极体麦克风的CT-SC ∑-△调制器

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,文章提出了一种用于数字麦克风的CT-SC∑-△调制器技术,将CT积分器和SC积分器结合在一个∑-△调制器中,可以与驻极体麦克风进行无缝连接,能够将麦克风产生模拟信号直接转换成后续数字设计平台所需的数字信号.测试结果表明,CT-SC∑-△调制器动态范围达到88 dB,等效输入参考噪声为5 μV,正常工作功耗为540 μw,休眠模式下消耗电流不超过10μA;与传统模拟麦克风相比,CT-SC∑-△调制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.     

16位高稳定性前馈结构∑-Δ A/D转换器

设计了一种具有前馈结构的ΣA A/D转换器.运用零点、极点优化技术,使Σ-△调制器在具有较高稳定性的同时得到优化的信噪比.调制器采用前馈3阶单环结构,采用1位量化,用全差分开关电容方式实现,时钟频率为256 kHz,信号带宽为1 kHz.电路采用SMIC 0.18 μmCMOS工艺,仿真结果表明,Σ-A A/D转换器达到的信噪比为90.54 dB,有效位数为14.8位;在3.3 V电源电压下,功耗为5.18 mW.     

连续时间Sigma-Delta模/数转换器(下)

连续时间∑△调制器 第一枚获业界公认的∑△调制器诞生于1962年,而它事实上是采用了CT电路.此后,利用CT电路来实现∑△调制器便愈来愈普遍,但当开关电容器(SC)电路面世后,大部分的∑△调制器都改以DT环路滤波器来实现.SC电路之所以受欢迎,原因是它不会受信号波形特性的影响.此外,SC积分器的时间常数可随着采样频率而调整,从而提高系统的灵活性.     

一种有源无源混合的噪声整形SAR ADC

传统无源噪声整形SAR ADC因无源开关电容积分器有增益误差、相位误差而整形能力较弱。在无源噪声整形的基础上,文章设计了一种有源无源结合的噪声整形SAR ADC。该电路融合了低增益OTA和正反馈电路,仅增加少量功耗,基本消除了无源噪声整形模块的增益误差、相位误差。结果表明,该噪声整形10位SAR ADC的带宽为10 kHz,采样率为320 kHz,功耗仅109 μW,有效位数达15.6位。在-40 ℃~85 ℃、不同工艺角下,有效位数均超过15位。     

一种具有改进积分器结构的高阶∑-△调制器

设计了一个五阶单回路∑-△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0．6μm CMOS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。     

一种用于X光成像的CMOS模拟△-∑调制器

设计了一个用于32通道X光成像系统前端的模拟△-∑调制器。基于一种通用的2阶1比 特结构,引入了对调制器环路状态进行复位的操作来避免在通道数据间发生相干性。Hspice和 Matlab下的仿真表明,在0.54μm标准CMOS工艺下,采用30 MHz的采样时钟,该调制器可以保 证对每个通道14位以上的转换精度。该调制器采用5 V电源,功耗小于40 mW,面积为1.13 mm× 0.92 mm,可作为专用硬核使用。