適用于傳感器接口的低功耗∑△調(diào)制器研究與設(shè)計.pdf

1、當(dāng)前移動通信技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及可穿戴設(shè)備、手持設(shè)備發(fā)展異常迅猛，催生了對傳感器信號接口電路的極大需求，并且對產(chǎn)品的低功耗、長續(xù)航性能有很高要求。傳感器接口電路核心是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，針對此背景，本文重點研究設(shè)計了適用于低頻傳感器接口的低功耗10bitΣΔ調(diào)制器。
　　本論文深入研究了ΣΔ調(diào)制器的理論基礎(chǔ)，ΣΔ調(diào)制器采用過采樣和噪聲整形技術(shù)來提高模數(shù)轉(zhuǎn)換的分辨率，對模擬器件精度的依賴小，可以達到很高的分辨率。常見的ΣΔ調(diào)制器結(jié)構(gòu)有單環(huán)結(jié)

2、構(gòu)、級聯(lián)結(jié)構(gòu)、單bit量化和多bit量化結(jié)構(gòu)，本文對各種結(jié)構(gòu)的ΣΔ調(diào)制器特性進行了分析總結(jié)，而低頻傳感器接口的主要特點是信號帶寬窄，通常在幾赫茲到幾百赫茲，因此可以采用簡單的電路結(jié)構(gòu)和較高的過采樣率來實現(xiàn)高分辨率，根據(jù)設(shè)計要求，本次確定采用一階單bitΣΔ調(diào)制器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了電路面積和精度的很好折中。ΣΔ調(diào)制器的性能會受模擬電路的影響，對于開關(guān)電容型ΣΔ調(diào)制器，本文詳細分析了其誤差機制，誤差主要來源于SC積分器和動態(tài)比較器的非理想性，根據(jù)

3、分析重點設(shè)計了積分器和比較器的電路參數(shù)，并利用MATLAB通過行為級的仿真，驗證了電路參數(shù)的合理性。在ΣΔ調(diào)制器的電路實現(xiàn)時，改進優(yōu)化了傳統(tǒng)動態(tài)比較器，通過在比較器之前加預(yù)放大器，提高了比較器的速度，減小了回踢噪聲和輸入失調(diào)。本文還提出了一種gm/ID模擬電路低功耗設(shè)計方法，并且分別采用傳統(tǒng)方法和gm/ID方法設(shè)計實現(xiàn)了10bitΣΔ調(diào)制器電路，進行了對比分析。
　　采用SMIC0.18μm3.3V Mix Signal1P5M工