【摘要】：由于高精度的優(yōu)勢(shì),Sigma-Delta (Σ△)調(diào)制器在音頻設(shè)備、儀器測(cè)量、通信和傳感器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著多媒體SOC芯片的蓬勃發(fā)展,國(guó)內(nèi)自主研發(fā)出低功耗、低成本、高精度的音頻∑△ADC成為迫切需要。同時(shí)為了延長(zhǎng)電子設(shè)備待機(jī)時(shí)間和集成更多有用的模塊,針對(duì)這種需求,本文研究和設(shè)計(jì)一款低壓低功耗基于音頻應(yīng)用的∑△ADC非常具有現(xiàn)實(shí)意義。 最近幾年,國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)∑A ADC的最新趨勢(shì)是選用低功耗的量化器進(jìn)行多比特量化,但量化噪聲和DAC非線性導(dǎo)致的噪聲,成為影響系統(tǒng)信噪失真比(signal-to-noise and distortion ratio, SNDR)的主要因素。本文結(jié)合采用幾種關(guān)鍵技術(shù)來降低功耗和提高系統(tǒng)SNDR。低功耗的實(shí)現(xiàn)主要從兩個(gè)方面著手,一方面文中調(diào)制器工作在0.6V低壓下,系統(tǒng)引入前饋路徑和多比特反饋結(jié)構(gòu)來降低積分通路信號(hào)擺幅,并且積分器使用相關(guān)雙采樣技術(shù)來降低積分泄漏和提高有效增益；另一方面,本文首次提出前饋通路和積分通路分別量化后數(shù)字相加的方法,來避免無源相加導(dǎo)致的信號(hào)衰減和有源相加帶來的面積、功耗問題。這幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)都降低了運(yùn)放的輸入輸出擺幅,對(duì)其帶寬和增益的要求降低,從而降低功耗。 在提高系統(tǒng)SNDR方面,設(shè)計(jì)主要面臨量化噪聲和DAC非線性引起調(diào)制器性能下降的難題。本文中的EA調(diào)制器采用8-bit逐次逼近型ADC作為前饋量化器,取代傳統(tǒng)Flash型量化器,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深度量化,降低量化噪聲。另外,采用數(shù)據(jù)權(quán)重平均技術(shù)來解決多比特反饋系統(tǒng)中DAC的非線性問題,它對(duì)DAC的失配噪聲做一階整形,從而提高了系統(tǒng)的線性度,并且采用數(shù)字截?cái)嗉夹g(shù)來降低DWA的邏輯復(fù)雜度和功耗。 基于TSMC130nm工藝本文設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)了一款0.6V低壓工作,功耗僅為22μW的音頻∑△ADC,其核心面積只有0.25mm2。在輸入信號(hào)頻率為12.5kHz,幅度為500mV,采樣信號(hào)頻率為800kHz的情況下,測(cè)試得出的SNDR達(dá)到77.3dB,其品質(zhì)因素為0.076(pJ/step),滿足音頻設(shè)備應(yīng)用要求。
[Abstract]:Because of its high precision, Sigma-Delta (危) modulator is widely used in audio equipment, instrument measurement, communication and sensors. With the rapid development of multimedia SOC chips, it is urgent to develop audio 鈭，

本文編號(hào)：2431129