标准数字工艺下16位精度低压低功耗ΣΔ模数调制器设计

针对输入信号频率在20Hz～24kHz范围的音频应用,该文采用标准数字工艺设计了一个1.2V电源电压16位精度的低压低功耗ΣΔ模数调制器。在6MHz采样频率下,该调制器信噪比为102.2dB,整个电路功耗为2.46mW。该调制器采用一种伪两级交互控制的双输入运算放大器构成各级积分器,在低电源电压情况下实现高摆率高增益要求的同时不会产生更多功耗。另外,采用高线性度、全互补MOS耗尽电容作为采样、积分电容使得整个电路可以采用标准数字工艺实现,从而提高电路的工艺兼容性、降低电路成本。与近期报道的低压低功耗ΣΔ模数调制器相比,该设计具有更高的品质因子FOM。

功耗及信噪比双重约束下ΣΔ模数调制器积分器优化

针对前馈级联ΣΔ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ΣΔ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ΣΔ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ΣΔ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.

一种16位1-kHz88-μW Δ-Σ模数调制器

分析了一个应用于测量的16位精度开关电容Δ-Σ模数调制器.该调制器采用3阶1位单环包含局部谐振器的前馈结构,在保证其具有较大的输入信号允许范围的同时引入零点优化来提高信号/噪声失真比.整体电路使用TSMC 0.35μm混合信号CMOS工艺,采用Spectre进行仿真.结果表明,在信号输入带宽为1 kHz、超采样率128条件下,调制器的动态输入范围为102 dB;在信号为-3.5 dB满幅输入时,其最大信号/噪声失真比为97.84 dB.此外,在1.5 V供电电压下,调制器的功耗仅为88μW,表现出较好的低功耗高精度性能.