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当前,移动消费类电子产品性能的不断提升对音频信号的品质提出了更高的要求,而模数转换器在音频信号的转换中起着关键作用。针对此类应用领域的要求,论文开展了高精度、低功耗、高动态范围模数转换器的研究与设计。论文选择采用基于开关型运放的音频Δ-∑ (Delta-Sigma)结构,重点对其中的△-∑调制器(Modulator)展开研究。首先根据确定的转换器性能指标,充分考虑包括运放的有限直流增益、增益带宽积及噪声、比较器的失调及回扫噪声以及DAC的非线性因素等在内的非理想因素,建立非理想模型,通过MATLAB/Simulink进行系统仿真验证,计算出系统各参数。同时,比较不同的DWA (Data Weighted Average)算法,给出新的DWA算法,在抑制非线性失真的功能没有损失的情况下最大限度简化了相关数字电路的面积和功耗。在电路实现中,使用半周期延迟的积分器,使运放只需工作半个周期,减少了静态功耗；并提出一种高效的开关型运放电路和与之对应的Chopper技术,有效降低了系统中的闪烁噪声。在量化器方面,论文设计了电容型分压与电阻型分压两种量化器切换电路,在功耗和面积上进行权衡优化,结合提出的DWA方法,实现了一个18位的Δ-∑ Modulator。电路采用Global 0.18μm CMOS工艺,芯片面积为1012μm×995μm。仿真结果表明在幅值为-4.35dB的信号输入下信噪比达到了110.6dB,功耗和品质因素FOM分别约为4.95mW和428.18fJ/Conversion-step。后仿的SNDR大于108dB。初版芯片已经流片并测试,再版芯片也已经流片