適用于傳感器接口的低功耗∑△調制器研究與設計.pdf

1、當前移動通信技術，物聯(lián)網技術以及可穿戴設備、手持設備發(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轉換器，針對此背景，本文重點研究設計了適用于低頻傳感器接口的低功耗10bitΣΔ調制器。
　　本論文深入研究了ΣΔ調制器的理論基礎，ΣΔ調制器采用過采樣和噪聲整形技術來提高模數轉換的分辨率，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調制器結構有單環(huán)結

2、構、級聯(lián)結構、單bit量化和多bit量化結構，本文對各種結構的ΣΔ調制器特性進行了分析總結，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構和較高的過采樣率來實現高分辨率，根據設計要求，本次確定采用一階單bitΣΔ調制器結構，實現了電路面積和精度的很好折中。ΣΔ調制器的性能會受模擬電路的影響，對于開關電容型ΣΔ調制器，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

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