16位低壓低功耗SIGMA—DELTA調(diào)制器的設(shè)計.pdf

1、CMOS工藝已步入到深亞微米階段，使芯片的集成度得到了極大的提高，系統(tǒng)芯片集成(SOC)的功能得到實現(xiàn)。另一方面，數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，推動著SOC快速發(fā)展。但是，在深亞微米工藝里，真正要實現(xiàn)SOC，離不開低電壓低功耗的模擬電路來支撐和保證。 模數(shù)轉(zhuǎn)化是SOC重要的一個部分，其中基于SIGMA—DELTA過采樣轉(zhuǎn)換技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)化器在模擬和數(shù)字電路的接口部件中得到廣泛應(yīng)用。這種類型的模數(shù)轉(zhuǎn)化技術(shù)對工藝要求不高，用標準的數(shù)字CMOS工

2、藝就可以實現(xiàn)，同時在低電壓供電和低功耗要求下，這種模數(shù)轉(zhuǎn)化技術(shù)相對其它轉(zhuǎn)換技術(shù)比較容易實現(xiàn)，使它便于作為一個IP集成在SOC系統(tǒng)之中。 本文首先詳細分析了單階和高階1—bit∑—△調(diào)制器工作原理，并給出了∑—△調(diào)制器的其它一些改進拓撲結(jié)構(gòu)。然后圍繞低電源電壓問題，分析了目前所采用的幾種低電壓模擬設(shè)計技術(shù)，對它們的優(yōu)缺點進行了總結(jié)。接著，本文采用目前先進的標準數(shù)字CMOS深亞微米工藝(SMIC90n)設(shè)計一個低電壓低功耗三階1—b

3、it∑—△調(diào)制器，實現(xiàn)16位數(shù)模轉(zhuǎn)化，它的電源電壓為1V，而功耗僅420uW。設(shè)計中先用系統(tǒng)仿真軟件得到實現(xiàn)三階調(diào)制器的環(huán)路系數(shù)，然后著手各個具體電路的設(shè)計。有別于目前所采用的低壓模擬設(shè)計方法，設(shè)計中采用電阻分流技術(shù)實現(xiàn)0.6參考基準源以得到1V電源電壓調(diào)制器所需的參考電壓。為了克服電源電壓過低導(dǎo)致運放的輸出擺幅過小的問題，設(shè)計中還采用class—AB輸出結(jié)構(gòu)以增大擺幅，同時還采用一種增益增強技術(shù)來提高增益以解決深亞微米里MOS晶體管低