用于計量的高精度sigma-delta調(diào)制器的設(shè)計.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著科技的進(jìn)步和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，便攜式電子設(shè)備的市場迅速擴大。一些設(shè)備和儀器如要求高精度慢速信號數(shù)據(jù)采集的儀器、儀表等電子設(shè)備，包括工業(yè)過程控制、高精度電子重量計、液體/氣體流量計、血壓計和便攜式設(shè)備，要求低功耗的同時要保持性能不惡化，這對信號采集部分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器提出了挑戰(zhàn)。隨著競爭的激烈，對產(chǎn)品的成本也有著嚴(yán)格的控制。A/D轉(zhuǎn)換器朝著更低功耗，更高分辨率和速度，更高集成度和更低成本的方向發(fā)展。
　　隨著CMO

2、S的工藝線寬從0.6μm、0.35μm一直下降到今天的0.065μm，電源電壓也相應(yīng)地從5V，3.3V，一直下降到0.9V以內(nèi)。為了適應(yīng)新的工藝條件，傳統(tǒng)的適合高電源電壓的體系結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu)逐漸向低電壓，低功耗結(jié)構(gòu)發(fā)展。近10年來，針對這個方向的研究取得了很大的進(jìn)展，出現(xiàn)了很多的論文和專利。另一方面，隨著系統(tǒng)集成SOC(system-on-a-chip)理念的發(fā)展，A/D轉(zhuǎn)換器已不僅僅滿足于單片集成的要求了，而是要求A/D轉(zhuǎn)換器作為一個

3、IP模塊被嵌入一個SOC芯片，這就對A/D轉(zhuǎn)換器在更高的可靠性，更低的功耗，更精簡的結(jié)構(gòu)，更大的抗噪聲能力，更小的版圖面積等方面提出了更大的挑戰(zhàn)。國內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器的研究起步相對較晚，目前高性能的A/D轉(zhuǎn)換器還基本被國外廠商壟斷，并且價格不菲。因此，隨著我國消費類電子和多媒體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我們亟需自主開發(fā)此類高精度，高速，低功耗的A/D轉(zhuǎn)換器。
　　本論文研究了利用過采樣技術(shù)實現(xiàn)∑-△ A/D調(diào)制器的原理、方法和設(shè)計技術(shù)，并就如何

4、優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)、克服電路中存在的非理想特性、提高電路性能做了具體分析。驗證了采用單位比特和較低的階數(shù)實現(xiàn)較高的精度和較低的功耗的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本文采用CSMC0.5μm混合工藝設(shè)計了一個18位精度、靜態(tài)功耗低于3mW、采樣頻率為100KHz的測量用開關(guān)電容∑-△A/D。設(shè)計采用了自頂向下的原則，采用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)級建模，考慮一些影響電路性能的主要因素，對系統(tǒng)進(jìn)行了行為級仿真并確定結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的系數(shù)。然后進(jìn)行各模塊電路設(shè)計，最后進(jìn)行了調(diào)制