低功耗16位精度delta sigma adc的设计

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1、硕士学位论文低功耗16位精度DeltaSigmaADC的设计DESIGNOFLOW-POWER16-BITRESOLUTIONDELTASIGMAADC王洪颖哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TN432学校代码：10213国际图书分类号：621.3.049.774密级：公开工学硕士学位论文低功耗16位精度DeltaSigmaADC的设计硕士研究生：王洪颖导师：来逢昌副教授申请学位：工学硕士学科：微电子学与固体电子学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInd

2、ex:TN432U.D.C:621.3.049.774DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNOFLOW-POWER16-BITRESOLUTIONDELTASIGMAADCCandidate：WangHongyingSupervisor：AssociateProf.LaiFengchangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MicroelectronicsandSolid-State

3、ElectronicsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要受数字电路速度的驱使，CMOS工艺线条逐渐缩小，伴随而来的是电源电压的降低以及元器件特性的变差，受限于电路非理想性，传统奈奎斯特ADC较难实现高精度转换，然而采用过采样技术以及噪声整形技术的DeltaSigmaADC由于对电路性能要求不高，仍能

4、达到很高精度。伴随着便携式电子设备的普及以及数字集成电路的发展，出于对待机时间、散热以及封装等的考虑，如何降低不断攀升的集成电路功耗成为研究热点。基于对系统级以及电路级低功耗DeltaSigmaADC设计技术的研究以及对各种调制器架构的功耗等指标的对比，本设计决定采用双采样开关电容电路实现1位量化的四阶单环调制器。不同于其他结构，其对电路的非理想性不敏感，且积分器摆幅较低，利于低功耗设计。调制器主体采用双采样开关电容电路实现，其可将等效过采样率加倍，可在不提高电路设计指标的前提下，将系统精度提高4位左右。决定系统功耗的

5、第一级积分器采用具有Class-AB输出的增益增强型电流镜放大器，其可大大降低功耗。同时采用高精度电流源为系统提供偏置，降低工艺、电源电压、温度变动对系统性能的影响。调制器工作在3.072MHz的时钟频率下，具有6.144MHz的采样频率、128的等效过采样率以及24KHz的信号带宽。为简化降采样滤波器，其仅由级联的五级梳状滤波器构成，其工作时钟为6.144MHz，降采样率为128。采用SMIC0.18μmCMOS工艺，设计DeltaSigmaADC中各个模块电路及其版图。仿真结果表明系统模拟核心部分功耗为0.606m

6、W，数字部分总功耗为0.291mW,系统晶体管级仿真信噪比仍可达到104.63dB，表明电路性能满足设计要求。关键词：DeltaSigmaADC；低功耗；双采样；增益增强型电流镜放大器；高精度电流源-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractDrivenbythespeeddemandofdigitalcircuits,theCMOStransistorfeaturesizehasbeenscaling-down,whichhasledtothereducedsupplyvoltageandthedegrade

7、ddevicecharacteristics.Limitedbynon-idealitiesofcircuits,traditionalNyquistADCshavedifficultiesinhigh-resolutiontransition,whileDeltaSigmaADCs,whichadoptsoversamplingandnoiseshapingtechniques,havestillreachedhighresolutionbecauseofitslowerdemandfortheperformance

8、ofcircuits.Withthepopularizationoftheportableelectronicequipmentandthedevelopmentofdigitalintegratedcircuits,outoftheconsiderationofstand-bytime,heatradiation,chippac