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。     

非线性直流增益对Delta-Sigmal开关电容调制器的影响

现有的Delta-Sigmal开关电容调制器模型中,没有考虑积分器的有限直流增益(DCG)非线性因素.通过对非线性DCG分析、估算,给出它的分析、估算与模型.同时给出一套精确的开关电容Δ∑调制器的行为级模型.该模型同时考虑了噪声(开关与运放的热噪声)、时钟抖动,以及非理想情况下,积分器与运放的有限直流增益与单位增益带宽等因素.通过对二阶调制器行为级模型的仿真,验证了非线性有限直流增益会使调制器的输出谐波失真、背景噪声急剧增加,加剧了调制器在行为级上的不可预测性.     

一种2-1-1型MASH ∑-△调制器的系统设计

∑-△调制器的结构日趋复杂,用行为级模型进行仿真对提高设计效率来说是十分必要的。首先,文章讨论了开关电容∑-△调制器几种重要的非理想因素,例如时钟抖动、开关引起的非线性、开关热噪声、运放的非理想因素（等效输入噪声、有限直流增益、有限带宽、摆率和有限输出摆幅）,并且相应给出了在MATLAB／SIMULINK环境下创建的行为级模型。然后,文章基于上述模型给出了一个2-1-1MASH∑-△调制器行为级设计的例子。在给定过采样率为64的条件下,采样频率19．2MHz,调制器动态范围95dB,峰值信噪比94dB。     

应用于MEMS陀螺中的Σ-△高通级联型调制器设计

研究并设计了一种应用干MEMS陀螺的Σ-△高通级联型调制器.该调制器基干0.35 μm 3.3 V的现代CMOS工艺,选取了无条件稳定的1-1-1 MASH(Multi-stage noise Shaping,多级噪声整形)结构,采用了斩波稳零技术,消除运放1/f噪声和直流偏移.高通积分器的运用,优化了低频信号的传输抗干扰性.本设计中的调制器能够转换MEMS陀螺中带宽40 kHz,范围几十至几百毫伏的目标信号,电路采样时钟频率10.24 MHz,调制器动态范围超过100 dB,有效位数达到17位.     

Delta Sigma调制器非理想因素建模

系统构建并研究了开关电容积分器DeltaSigma调制器非理想因素行为级模型.重点实现一种运放非线性直流增益模型,仿真表明它更有效反映奇次谐波失真,为保证模型真实性,综合考虑调制器其他非理想因素,如时钟抖动、量化器失配、采样噪声、开关非线性电阻以及运放参数(色化噪声、饱和电压、增益带宽、摆率等).     

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。     

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.     

∑-Δ调制器的六阶噪声整形算法

文章介绍了SDMADC的单一环路和MASH两种结构的优缺点。通过对过采样理论和噪声整形原理的分析,来满足设计的要求推导出六阶MASH算法。为了降低过采样率,同时提高调制器的动态范围和信噪比,可以采用增加积分器的个数,考虑合理的级数,采用三级MASH(2-2-2)结构,采用单比特量化,通过增加调制器的阶数,来满足设计的要求。采用MATLAB进行了仿真,提供一种Sigma-Delta ADC在算法设计中的解决方案。     

∑-△调制器的六阶噪声整形算法

文章介绍了SDMADC的单一环路和MASH两种结构的优缺点.通过对过采样理论和噪声整形原理的分析,来满足设计的要求推导出六阶MASH算法.为了降低过采样率,同时提高调制器的动态范围和信噪比,可以采用增加积分器的个数,考虑合理的级数,采用三级MASH(2-2-2)结构,采用单比特量化,通过增加调制器的阶数,来满足设计的要求.采用MATLAB进行了仿真,提供一种Sigma-DeltaADC在算法设计中的解决方案.     

一种四阶2-1-1级联Σ-Δ调制器的MATLAB建模分析

对4阶2-1-1Σ-Δ调制器采用MLTLAB中的SIMULINK工具箱完成其行为级建模,在此基础上分析了各种非理想因素对调制器性能的影响.根据MATLAB系统仿真结果,获得了对时钟抖动、噪声、运放有限增益等参数的设计限制,并为Σ-Δ调制器的电路设计提供了具体参数约束指标.级联Σ-Δ调制器的MATLAB建模分析同样适应于单环高阶Σ-Δ调制器的系统设计.     

一种LFSR加抖的三阶Σ-Δ调制器设计

基于一款小数频率合成器的设计要求,采用三阶MASH1-1-1结构设计了一种全数字三阶Σ-Δ调制器,并针对调制器输出的周期性难以消除的问题,在累加器的进位输入端口进行了LFSR加抖。使用MATLAB对三阶Σ-Δ调制器进行了仿真,结果表明,经过MASH1-1-1三阶Σ-Δ调制器整形后的量化噪声被推到频率高端,环路带宽内基本不存在小数分频产生的量化噪声,从而有效地提高了锁相环的性能。     

∑△调制器中非线性直流增益建模

分析了运算放大器有限直流增益和非线性直流增益对∑△调制器的影响,通过双曲正切函数模拟运算放大器的输入输出特性,由积分器的递归解法构造了一个调制器模型.该模型可用于系统级仿真来预测非线性直流增益对调制器性能的影响,系统级仿真和电路级仿真证明此模型行之有效.     

一种低电压的Sigma-Delta ADC新结构

介绍了一种低电压Sigma-Delta ADC新结构,该结构采用了二阶单位增益ΣΔ调制器和一阶传统ΣΔ调制器相结合的方式,既可以从系统级降低对运放直流增益等非理想因素的要求,又可以减少加法器的个数、降低电路的复杂度。在此基础上,采用HJTC0.18μm1.8V/3.3V1P6M混合信号工艺,实现了一种1V工作电压的ΣΔ调制器,经测试动态范围可以达到69.5dB。     

高阶Σ-Δ调制器的非理想特性分析与建模

文章对2-1-1级联结构的高阶Σ-Δ A/D调制器的非理想特性,包括时钟抖动、MOS开关噪声、比较器迟滞性、放大器的输入噪声、单位增益带宽和有限直流增益等,进行了分析,提出了基于Matlab的高层次建模方法.通过系统仿真确定关键的电路参数和性能指标,在较高层次指导A/D转换器的电路结构级和晶体管级设计.     

高阶∑-△调制器的非理想特性分析与建模

文章对2-1-1级联结构的高阶∑-△A／D调制器的非理想特性，包括时钟抖动、MOS开关噪声、比较器迟滞性、放大器的输入噪声、单位增益带宽和有限直流增益等，进行了分析，提出了基于Matlab的高层次建模方法。通过系统仿真确定关键的电路参数和性能指标，在较高层次指导A／D转换器的电路结构级和晶体管级设计。     

负阻负载和复制运放增益增强技术相结合的低电压低功耗高增益端到端输出范围运算放大器

设计了一种低电压低功耗高增益端到端运算放大器.为了提高运放的直流增益,采用了复制运放增益增强技术,这种技术的特点是在提高增益的同时不影响输出摆幅,非常适合低电压场合.该运放采用0.18μm标准CMOS工艺,工作电压为1V.仿真结果表明,在5pF负载电容下所获得运放的直流增益达到65.9dB,增益带宽积为70.28MHz,相位裕度为50°,静态功耗为156.7μW.     

负阻负载和复制运放增益增强技术相结合的低电压低功耗高增益端到端输出范围运算放大器

设计了一种低电压低功耗高增益端到端运算放大器.为了提高运放的直流增益,采用了复制运放增益增强技术,这种技术的特点是在提高增益的同时不影响输出摆幅,非常适合低电压场合.该运放采用0.18μm标准CMOS工艺,工作电压为1V.仿真结果表明,在5pF负载电容下所获得运放的直流增益达到65.9dB,增益带宽积为70.28MHz,相位裕度为50°,静态功耗为156.7μW.     

Σ-Δ调制器的非理想特性建模与验证

Σ-Δ调制器是常用于混合信号电路中的一个关键模块.基于一个的二阶低通调制器,对包括非理想开关、色噪声模型、非线性运放直流增益和多比特量化器中的电容适配在内的非理想效应,进行了分析和建模.该调制器在HJTC 0.18μm工艺下实现并进行了流片测试.通过对行为级仿真和实际测试数据的对比,验证了提出的高层次建模方法,可以准确高效地指导调制器系统级和电路级设计.     

一种高增益全差分运算放大器的分析与设计

采用增益提高技术,设计了一种高增益全差分运算放大器,其主运放和两个辅助运放均为全差分折叠式共源共栅结构,并带有连续时间共模反馈电路。详细地分析了由增益增强结构为此运放带来的零极点对。该运算放大器采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺设计,开环直流增益可达138 dB,单位增益带宽为252 MHz。     

高速高增益运算放大器的设计及应用

本文设计了一种高速高增益放大器,该放大器通过增加全差分的共源共栅电路作为辅助放大器来提高运放增益,并采用频率补偿和钳位管相结合的技术改善运放的频响特性,使得运放在通频带范围内类似于单极点运放,大大减少了运放的转换时间.采用SMIC的0.35μm工艺模型进行仿真,结果表明,运放的直流增益达到110dB,带宽266MHz(负载电容 Cload=1pF),相位裕度55°,只需10ns即可达到0.1%的稳定精度,因而是一种有效的高速高精度运放的实现途径.