一种具有1～128倍可变增益放大器的低功耗Sigma-Delta ADC

为满足传感器应用的低功耗需求，设计并实现了一种低功耗Sigma-Delta模数转换器(ADC)芯片。该ADC采用一阶全差分开关电容Sigma-Delta调制器，且集成了可编程增益放大器(PGA)和Bandgap;使用1.5 bit量化结构，相较于1 bit量化结构减小了3 dB的量化误差；使用优化的反馈电路，减小了电容失配引入的误差；PGA采用轨到轨的运放电路拓扑，增大了整个芯片的电压适应范围。基于180 nm CMOS工艺对该ADC进行了设计和流片。测试结果表明：该Sigma-Delta ADC在采样频率512 kHz、过采样率(OSR)为256时，峰值信噪谐波失真比(SNDR)和有效位数(ENOB)分别为75.29 dB和12.21 bit,芯片功耗仅为0.92 mW。芯片能在2.3～5.5 V宽电源电压范围内正常工作，可实现最大128 V/V的增益。适用于小型传感器的信号测量应用，可以满足小型传感器低功耗、高精度的需求。