Details

This paper presents the design process of the cascaded (MASH) 2-2 sigma-delta modulator. For this purpose, several sigma-delta modulator topologies were studied at the system and schematic levels. Simulation at the system level was used to define the requirements for the operational transconductance amplifier (OTA), which is a part of the integrator. Sigma-delta modulators were designed using a 0.18 mum CMOS technology library. The influence of temperature swing, process variations and noise on the characteristics of second-order sigma-delta modulators was taken into account during simulation. As a result of the simulation, the optimal second-order topology was selected. This topology was used to design the cascaded (MASH) 2-2 sigma-delta modulator. The developed modulator has a resolution of 15.97 effective bits, a working frequency band of 20 kHz, consumes 12 mW of power at a supply voltage of 3.3 V. The occupied area of the circuit on the chip is 0.22 mm2. A device with such characteristics can be used in interfaces of micromechanical sensors.

В данной статье представлена разработка каскадного (MASH) 2-2 сигма-дельта модулятора. В ходе работы были рассмотрены различные архитектуры сигма-дельта модуляторов на системном и схемотехническом уровнях. Моделирование на системном уровне позволило определить характеристики операционного транскондуктивного усилителя (ОТУ), входящего в состав интегратора. Для разработки схемотехнической реализации сигма-дельта модуляторов использовалась технологическая библиотека КМОП-технологии с нормами 0,18 мкм. На схемотехническом уровне было проведено моделирование структур второго порядка с учетом шума, температуры, а также разброса параметров технологии. В результате моделирования была выбрана оптимальная структура второго порядка. На основе этой структуры была построена схема каскадного сигма-дельта модулятора. Разработанный модулятор имеет разрешающую способность 15,97 эффективных бит, полосу рабочих частот 20 кГц, занимает на кристалле площадь в 0,22 мм{2} и потребляет 12 мВт мощности при напряжении питания 3,3 В. Устройство с такими характеристиками может применяться в интерфейсах микромеханических датчиков и сенсоров.

Информатика, телекоммуникации и управление = Computing, Telecommunications and Control. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2020-. — Электрон. журнал. — Периодичность: 4 раза в год. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Информатика, телекоммуникации и управление = Computing, Telecommunications and Control. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2020-. Т. 17, № 4, 2024. — 1 файл (5,66 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j25-115.pdf>.