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针对移动消费类电子市场对高品质音频功能的需求,论文对适用于高精度音频应用的模数转换器的高精度、低功耗设计展开了研究。 考虑到Delta-Sigma模数转换器在高精度音频模数转换中的独特优势,本文选择其作为研究对象,重点对该ADC的核心模块——Delta-Sigma调制器开展了研究并给出设计方案。首先根据音频应用的要求,讨论各种Delta-Sigma调制器结构的特点,确立Delta-Sigma调制器4阶前馈离散型、128倍过采样率、3位量化的结构。然后利用Matlab中simulink进行系统级设计,在理想模型的基础上,进一步引入运放的非理想模型,包括运放的有限直流增益、有限带宽增益积和有限压摆率以及量化噪声的影响,并引入解决量化噪声问题的斩波调制技术。将由此构筑的非理想运放模型及环路热噪声模型加入系统模型后进行仿真,得到了完整的调制器各级运放设计参数。之后在实际电路设计中,重点对积分器进行低功耗研究,采用了半周期延时的开关运放积分器以降低静态功耗,并在电流镜结构的基础上引入class-AB结构、电流抽取技术和电阻补偿技术等,满足设计指标的前提下尽量降低电路功耗。 对整个电路的仿真结果表明,调制器的信号噪声失真比达114dB,满足了设计要求。调制器在GlobalFoundries0.18μm工艺下流片,核心部分面积为1012μm×995μm。电路在2.3803 kHz0dB正弦输入信号条件下测试所得信噪失真比为91.6dB,动态范围在104.3dB左右,基本符合设计预期。