论文部分内容阅读
近年来,由于可以在速度和精度之间进行合理的折中,Sigma-Delta型的数据转换器(Sigma-Delta ADC)已经广泛的应用于各类仪器仪表、消费电了等芯片中。传统的Sigma-Delta ADC是基于开关电容电路设计的,由于在这种电路中存在电荷建立时间问题的限制,所以这种电路能够处理的信号带宽一般都小于几个MHz,而且这种电路中的放大器的带宽一般都要求达到时钟的7到8倍,因此不利于低功耗的设计。随着无线通讯以及视频解码等技术的发展,要求数据转换器能够处理几MHz到几十MHz的信号,并且随着电源电压的减小要求的功耗也越来越低,因此传统的Sigma-Delta ADC已经不能很好的满足要求,这就迫使人们寻找可代替的方案,为此人们又对连续时间的Sigma-Delta ADC(CT Sigma-Delta ADC)进行了大量的研究。连续时间的Sigma-Delta ADC是由放大器和电阻电容构成,由于在CT Sigma-Delta ADC不存在电荷建立时间的问题,所以CTSigma-Delta ADC能处理的信号带宽可以延伸到几十MHz,并且在CTSigma-Delta ADC中放大器的带宽要求也降低到时钟频率的2到3倍左右,因此符合低功耗的要求。本文设计了一款高带宽、高性能的CT Sigma-Delta ADC,所处理的最大信号带宽为10MHz,并且能达到12bit的精度。为了尽可能的使系统稳定,同时又满足精度的要求,本次设计采用了3阶3比特量化的结构。在系统级,首先用Matlab对整体系统进行建模。为了便于后面电路的设计,紧接着又在Spectre下用verilogA对系统建模,用以确定系统中的一切重要参数(比如运算放大器的增益等),并且验证与natlab下系统模型的一致性。仿真显示有85dB的SNR在电路设计阶段首先进行诸如噪声源以及DAC等一些非理想因素的理论分析,然后基于本次设计的指标设计了该系统所需要的各个电路模块,最后在各个工艺角下的仿真结果显示最坏的SNR为77.7dB,基本满足了本次设计的预期口标。