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随着CMOS集成电路技术与数字信号处理技术的发展,人们对数字通讯系统和信号处理系统中的高精度、高速模数转换器需求越来越大。过采样∑△ ADC利用过采样和噪声整形技术来提高模数转换器的精度,避免了元器件失配对模数转换器的限制,已成为实现高精度模数转换器的主要技术。
本论文以开关电容式∑△调制器为基础,对宽带、高精度∑△调制器的建模、设计方法、以及电路设计优化、功耗分析等问题进行了研究。论文的主要成果有:
1.在对电路模型分析的基础上,结合热噪声及非理想因素分析,提出了一种适合高精度、宽带低失真混合级联调制器:第一级采用二阶多位低失真调制器,中间级联传统的一阶调制器,最后一级采用一阶多位调制器。这种结构可以大大减小由于第一级调制器输入信号过大引起的非线性,同时可以较好的抑制带内噪声,因而非常适用于低过采样率和高精度的转换器设计。这种结构具有高的过载特性、节省功耗和芯片面积等优点,适合宽带宽领域的应用。
2.采用自顶向下的设计方法,利用Matlab软件对低失真混合级联调制器进行了建模,并考虑了非理想因素的影响。该行为模型包括积分器、量化器、噪声及非理想因素、噪声抵消逻辑、DWA非线性等模型。给出并分析了仿真结果。
3.鉴于已知技术的缺点,提出一种“自启动低压操作电流镜电路”。其目的在于设计一种新的结构来产生低压共源共栅电流镜中共栅晶体管的偏置电压;另一目的在于设计一种简单而精确的结构,用以接收—输入电流并产生—相同于和—不同于该输入的输出电流。
4.提出了一种数字自动校准失调电压技术。通过该技术,差分运放的失调电压可以被校准。失调电压的减少是通过数字的方法补偿由于失调电压产生的电流。这种技术只要一个比较器,一个简单的控制逻辑和一个电流型的数模转换器。
5.在电路理论分析的基础上,实现了一个带动态校准技术(DWA)的14位,信号带宽为2MHz的宽带低失真混合级联调制器(24b-1-14b)。