低功耗音頻ΣΔ模數轉換器研究與設計.pdf

1、隨著半導體器件尺寸的縮小，片上系統(tǒng)成為低成本設計的發(fā)展趨勢，模數轉換器在片上系統(tǒng)中作為模擬信號和數字信號的接口，發(fā)揮了越來越重要的作用?！啤髂缔D換器將過采樣和噪聲整形技術結合，能實現奈圭斯特轉換器所難以做到的高精度數據轉換，在眾多模數轉換器結構中占有重要的一席之地。隨著半導體工藝技術的迅速進步，∑△模數轉換器也正在朝著低功耗、高精度的方向發(fā)展。 本文設計了一個針對數字音頻應用的低功耗、高精度∑△模數轉換器，其精度為16比特，信

2、噪比為97dB，有效信號帶寬為20KHz。圍繞該模數轉換器的研究與設計，開展的主要工作有：設計了改進型單環(huán)三階單比特∑△調制器，采用前饋和局部反饋相結合，保持了良好的噪聲整形性能，同時降低了積分器的輸出信號幅度，從而降低了功耗；采用開關電容技術，在0.35um標準CMOS工藝下設計并用HSPICE在多工藝角下仿真通過了調制器的詳細電路；設計了多級級聯型降采樣數字低通濾波器，其主要部分通過了RTL行為級驗證。 在創(chuàng)新性方面，本文在

3、前人工作的基礎上，主要取得了如下成果：改進了深亞微米混合信號電路設計流程，其中主要是提出了在電路設計驗證中采取SPICE搭建考慮非理想特性的運放、開關、比較器的宏模型，從而在適量增加仿真時間的基礎上提高了行為級驗證的精度；在模數轉換器的系統(tǒng)行為驗證中，提出了“數據擴展法”，能夠以較少的采樣點數獲得較精確的指標評估；在電路設計方面，提出并設計了一種新穎的帶隙基準參考源，它在控制部分僅采用單個PMOS晶體管，從而避免了傳統(tǒng)結構中雙晶體管的失