低功耗高精度Sigma-Delta调制器的建模与设计

刘振宇; 宋树祥; 岑明灿; 蒋品群; 蔡超波

doi:10.16088/j.issn.1001-6600.2021061505

广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2022, Vol. 40 ›› Issue (02) : 58 -70. DOI: 10.16088/j.issn.1001-6600.2021061505

低功耗高精度Sigma-Delta调制器的建模与设计

刘振宇, 宋树祥, 岑明灿, 蒋品群, 蔡超波

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摘要

为提升Sigma-Delta调制器精度的同时降低其功耗，本文设计一款改进型二阶单环CIFF结构Sigma-Delta调制器，通过采用运放共享技术降低由噪声整形滤波器个数引入的额外功耗；提出浮动系数迭代思想应用于调制器在MATLAB下的建模，最终确定满足精度需求的各项参数具体值，通过引入非理想因素对所得参数仿真验证满足最低性能指标后进行晶体管级电路设计。该调制器信号带宽为8 kHz,采样频率为4 MHz。电路设计使用UMC 0.11μm CMOS工艺，核心电路版图尺寸为226.8μm×187.44μm,后端仿真结果表明，当电源电压为1.2 V时，调制器总功耗为290μW。在-40～125℃,各工艺角的有效位数(ENOB)大于等于15 bits。