一种采用嵌套斩波技术的Σ-Δ调制器的设计

针对MEMS传感器输出电压小并且频率低的特点,设计了一种低噪声嵌套斩波Σ-Δ调制器。该调制器采用单环积分器级联前馈(CIFF)结构与嵌套斩波技术结合,降低了传感器接口电路的低频噪声,并减小了CMOS电路中斩波开关引入的残余失调电压。仿真结果表明,提出的嵌套调制器可以有效抑制低频噪声。采用嵌套斩波Σ-Δ调制设计,在100 Hz信号带宽内,调制器最高信噪比达到109 dB,即17.8 bits的有效位数,满足了MEMS传感器低频微弱信号检测的要求。

低噪声低功耗斩波运放的分析与设计

CMOS运放的噪声尤其是低频1/f噪声会随着整体功耗的降低而急剧增加,针对传感器读出电路应用,文中在传统斩波运放的基础上设计了一个低噪声、低功耗的嵌套式斩波运算放大器。基于SMIC0.18μm工艺,通过Spectre仿真工具进行仿真与验证。高频斩波(fchop,high)频率为500 k Hz,低频斩波频率(fchop,low)为2 k Hz时的仿真结果表明,运放在100 Hz处的噪声功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)降为23 n V槡Hz,总消耗电流14μA,放大器的增益带宽积(GBW)为16.7 MHz,运放的电流效率(GBW/Itot)达到了1 193,该设计的整体性能与以往的设计相比具有一定优势。

应用于集成传感器的高精度接口芯片设计

针对集成传感器接口信号微弱,对低频噪声敏感的特性,设计了一种高精度低失调的传感器接口芯片。采用嵌套斩波运放可编程增益放大器结构,隔离放大传感器感测到的模拟信号。ADC采用增量三阶单环单比特量化sigma-del ta调制器,积分电路运用了相关双采样技术,有效抑制了传感器接口电路的低频噪声。芯片采用0.18μm CMOS双层多晶硅五层金属工艺实现,测试结果表明,增量sigma-delta ADC的SNDR达到了90.8 d B,有效位数达到14.79位。