一種16位∑-△音頻ADC中調(diào)制器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、∑-△ADC采用過采樣噪聲整形技術(shù)實現(xiàn)高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換，和傳統(tǒng)的Nyquist率模數(shù)轉(zhuǎn)換器相比，避免了對模擬電路性能指標(biāo)和元器件匹配精度的較高要求，并可充分利用現(xiàn)代VLSI的高速、高集成度、低成本的優(yōu)點，已成為音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換的主要技術(shù)。而且隨著我國多媒體SOC芯片的迅速發(fā)展，也迫切需要自主研發(fā)基于CMOS工藝實現(xiàn)的低功耗、低成本、高精度的音頻ADC。 在深入分析過采樣∑-△調(diào)制原理的基礎(chǔ)上，采用芯片定義—系統(tǒng)設(shè)計—電路設(shè)計—電路仿真

2、—版圖繪制—流片測試這一正向設(shè)計方法，最終完成16位∑-△音頻ADC芯片的設(shè)計。 根據(jù)市場需求，定義了芯片的規(guī)格，管腳功能，設(shè)定了芯片的性能指標(biāo)。 對調(diào)制器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了研究，根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計了量化器位數(shù)，調(diào)制器過采樣比和階數(shù)。在分析高階單環(huán)路調(diào)制器穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，成功設(shè)計了一位量化三階單環(huán)路∑-△調(diào)制器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對電路參數(shù)不敏感，進(jìn)一步降低了后續(xù)模擬電路設(shè)計的性能指標(biāo)要求。 調(diào)制器采用全差分開關(guān)電容電

3、路實現(xiàn)，并根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點就如何優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)、克服電路中存在的非理想特性、提高電路性能作了具體分析，在此基礎(chǔ)上完成了開關(guān)電容積分器(開關(guān)、電容、運算放大器)、參考電壓源、比較器、兩相非交疊時鐘、反饋DAC等模塊的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計。最后給出了芯片的后端版圖實現(xiàn)。 該芯片在SMIC單層多晶，6層金屬，N阱0.18μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝線上一次流片成功。芯片測試結(jié)果顯示其信噪比達(dá)到90dB，總諧波失真0.0248％，基本達(dá)到了預(yù)期的設(shè)