【摘 要】
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模拟-数字转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）是移动智慧物联网的基础,连通现实世界与信息世界,在工业生产控制,生物智能医疗等领域得到广泛应用。随着智能物联的进一步发展,ADC需要更高的精度,也需要更低的功耗。Σ-ΔADC中过采样和噪声整形技术的应用使模拟器件失配的影响降低,提高精度,同时离散化的处理大幅降低模拟功耗,而Σ-ΔADC的关键在于调制器设计。针对上述,
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模拟-数字转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）是移动智慧物联网的基础,连通现实世界与信息世界,在工业生产控制,生物智能医疗等领域得到广泛应用。随着智能物联的进一步发展,ADC需要更高的精度,也需要更低的功耗。Σ-ΔADC中过采样和噪声整形技术的应用使模拟器件失配的影响降低,提高精度,同时离散化的处理大幅降低模拟功耗,而Σ-ΔADC的关键在于调制器设计。针对上述,本文对高精度低功耗Σ-ΔADC中的调制器展开设计,论文主要工作及创新点包括:对不同架构的Σ-Δ调制器进行了系统地分析;使用新型的二二级联技术实现更高精度转换;采用斩波调制技术并调整斩波结点将结点寄生失配引入斩波路径,使调制器达到更高的精度;使用自适应偏置技术使积分器运放更稳定;使用适用于开关电容积分器的压摆率提升技术（Slew Rate Boost）加快调制器的响应速度并大幅降低系统功耗;分析了调制器的稳定性,考虑各种非理想因素并进行分析和建模仿真,根据系统仿真结果完成了调制器的电路设计、版图设计,进行后仿验证并优化版图。本论文采用TSMC 180nm CMOS工艺设计流片,采用3.3 V电压供电,芯片的核心尺寸为1.16×0.78 mm~2。带噪声前仿信噪比为111.78 d B,有效位数为18.275位,功耗为26.76 m W,带噪声后仿信噪比为108.76 d B,有效位数为17.77位,功耗为30.66 m W,Fo MW为3.4 p J/step,FoMSNDR为169.91 dB,以上结果基本满足设计要求。
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