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。     

一种应用于音频的可重构Σ-Δ连续时间调制器

基于180 nm CMOS工艺,设计了一种应用于音频领域的可重构前馈式3阶Σ-Δ连续时间调制器。传统Σ-Δ连续时间调制器只有一种工作模式,而该设计利用可重构的积分器使Σ-Δ连续时间调制器具有高精度和低功耗两种工作模式。此外,采用的加法器提前技术减小了调制器功耗,负电阻补偿技术提高了调制器的SNDR,额外环路延时补偿技术提高了调制器的稳定性。仿真结果表明,在20 kHz信号带宽、1.8 V电源电压下,低功耗模式下调制器的SNDR为94.7 dB,功耗为291 μW;高精度模式下调制器的SNDR为108 dB,功耗为436.6 μW。     

低电压Σ-Δ调制器关键技术及设计实例

介绍了低电压开关电容Σ-Δ调制器的实现难点及解决方案,并设计了一种1 V工作电压的Σ-Δ调制器.在0.18 μm CMOS工艺下,该Σ-Δ调制器采样频率为6.25 MHz,过采样比为156,信号带宽为20 kHz;在输入信号为5.149 kHz时,仿真得到Σ-Δ调制器的峰值信号噪声失真比达到102 dB,功耗约为5 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。     

一种单环5阶高精度音频Δ-Σ A/D转换器

采用英飞凌0.11μm CMOS工艺,实现了一种用于音频范围的高精度Δ-ΣA/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20.52mW,版图面积3.1mm2。仿真结果显示,设计的A/D转换器在20kHz信号带宽内达到108.9dB的信噪失真比,有效位数为18位。     

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。     

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。     

一种低压低功耗高精度Σ-Δ调制器

设计了一种应用于智能传感器的3阶3位量化离散时间Σ-Δ调制器。采用低失真的CIFF前馈结构,降低了对运算放大器输出摆幅的要求。基于改进的Class AB结构的电流镜跨导运算放大器(OTA),提出了带电容增益复位的有源加法器,降低了加法器中OTA对压摆率的要求,减小了调制器的功耗。采用TSMC 0.18 μm 1P4M CMOS 工艺进行设计与仿真。结果表明,在1 V电源电压下,能够实现有效位数大于16位的高精度,无杂散动态范围(SFDR)达到105 dB,调制器的整体功耗为340 μW。     

面向石墨烯霍尔器件检测应用的模拟前端电路

面向石墨烯霍尔器件的检测应用,设计了一款斩波稳定的模拟前端电路。基于可编程斩波放大器和2阶斩波Σ-Δ调制器进行设计,获得了良好的噪声性能和较大的输出动态范围。采用SMIC 0.18 μm 1P6M混合信号工艺实现,电路整体面积为1.84 mm²。测试结果表明,在电源电压为3.3 V,信号带宽为50 Hz条件下,该模拟前端电路的典型输出信号失真比达到58.4 dB,有效精度为9.4 位,整体功耗仅为1.32 mW,磁场检测分辨率可达4.4×10-5 T。     

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.     

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.     

Σ-Δ调制器MASH 模型的结构寄生研究

Σ-Δ调制小数分频频率合成器利用噪声成型技术,将量化噪声的频谱搬移到频率高端,借助锁相环路的低通特性对这种高频噪声进行抑制,不但实现了锁相环输出频率的精细步进,而且解决了小数分频存在的尾数调制问题。然而,作为有限状态机,特定输入情形下会形成特有的杂散谱,即Σ-Δ调制器的结构寄生。介绍了Σ-Δ调制器MASH模型的结构寄生,详细推导了1 阶、2 阶和3 阶MASH 模型的输出序列长度关系式,揭示了序列长度与输入数值和累加器初始值密切关系,获得了避免极短序列长度的有效方法,有效消除了结构寄生,为高性能Σ-Δ调制小数分频频率合成器的设计提供了理论依据。分析方法也适合其它新型调制器结构寄生的分析,具有重要意义。     

一种用于音频DAC的可重构Σ-Δ调制器的设计

设计了一种适于嵌入式FPGA应用的可重构Σ-Δ调制器,并采用高效的流水线结构实现,它能够被设置为3阶或5阶,可支持不同字长(16-/18-/20-/24-位)PCM数据的满幅输入。通过Matlab仿真,针对16位、44.1 kHz、过采样率为128的输入信号,工作在三阶情况下的调制器可以获得超过100 dB的信噪比(SNR);而在输入为24位1、92 kHz、过采样率为32时,工作在5阶情况下的调制器的信噪比(SNR)超过了150 dB,很好地抑制了通带内的噪声。     

一种用于音频DAC的可重构∑-△调制器的设计

设计了一种适于嵌入式FPGA应用的可重构Σ-Δ调制器,并采用高效的流水线结构实现,它能够被设置为3阶或5阶,可支持不同字长（16-/18-/20-/24-位）PCM数据的满幅输入。通过Matlab仿真,针对16位、44.1 kHz、过采样率为128的输入信号,工作在三阶情况下的调制器可以获得超过100 dB的信噪比（SNR）;而在输入为24位1、92 kHz、过采样率为32时,工作在5阶情况下的调制器的信噪比（SNR）超过了150 dB,很好地抑制了通带内的噪声。     

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。     

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。     

D类功放中的Σ-Δ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-bitΣ-Δ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130 dB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-bitΣ-Δ调制器的工作原理和设计过程。