Σ-ΔA/D转换器设计与仿真

论文摘要

在CMOS集成电路设计技术和应用技术中,低功耗设计是一个十分重要的研究内容。随着电子技术的发展,低功耗电路已经成为集成电路设计的核心问题之一,特别是对于典型的数/模混合电路——A/D转换电路——来说,在对转换精度和转换速度要求不断提高的情况下,对电路的功率损耗的要求也越来越高。特别是在SoC器件设计中,A/D转换的功率损耗已经成为芯片设计的瓶颈。总之,在工艺尺寸按摩尔定律下降的背景下,低功耗已经成为设计混合信号电路非常棘手的问题。结合Σ-ΔA/D转换电路,本论文对CMOS集成电路低功耗技术进行了相应的分析和应用研究。Σ-Δ调制器是A/D转换器的核心,本论文主要分析和设计低功耗Σ-Δ调制器。本论文的重点工作是:对Σ-Δ调制器电路原理和结构进行研究;分析影响调制器功耗的参数并提出功耗表达式;以功耗分析为基础,结合过采样技术设计一个低功耗14-bit 2-2级联结构Σ-Δ调制器,功耗为77mW;根据性能指标（FOM）与其他设计进行比较。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目标及本文工作
• 2 A/D 转换技术
• 2.1 A/D 转换原理
• 2.2 现有几种A/D 转换技术
• 2.2.1 逐次逼近ADC
• 2.2.2 全并行ADC
• 2.2.3 两级全并行ADC
• 2.2.4 流水线ADC
• 2.2.5 Σ-ΔADC
• 2.2.6 结论
• 3 Σ-ΔA/D 转换器原理及调制器
• 3.1 Σ-ΔA/D 转换器原理
• 3.2 Σ-Δ调制器的性能参数
• 3.3 Σ-Δ调制器结构
• 3.3.1 单级结构
• 3.3.2 级联结构
• 3.4 Σ-Δ调制器的设计技术
• 4 调制器的电路设计
• 4.1 功耗分析
• 4.2 调制器结构及参数选择
• 4.2.1 调制器结构选择
• 4.2.2 参数选择
• 4.3 运算跨导放大器（OTA）
• 4.4 开关电容
• 4.4.1 开关设计
• 4.4.2 电容选择
• 5 电路实现
• 5.1 积分器
• 5.1.1 OTA
• 5.1.2 开关电容电路
• 5.2 比较器
• 5.3 时钟电路
• 5.4 DAC
• 5.5 总结
• 6 结论
• 参考文献
• 附录
• 作者简历