Тема выпускной квалификационной работы: «Разработка сигма-дельта модулятора каскадного типа с расширенным динамическим диапазоном». Данная работа посвящена разработке MASH 2-2 сигма-дельта модулятора. Для этого проведено исследование нескольких структур второго порядка на системном и схемотехническом уровнях. На системном уровне (использовалась среда Simulink, входящая в состав программного пакета MATLAB) рассмотрено влияние разброса номиналов конденсаторов и неидеальностей операционного транскондуктивного усилителя (ОТУ) на характеристики сигма-дельта модуляторов второго порядка. По результатам моделирования сформированы требования к ОТУ. На схемотехническом уровне (использовался САПР Cadence Virtuoso с технологической библиотекой XH018 фабрики микроэлектронного производства X-FAB) проведено моделирование с учетом влияния температуры, технологического разброса параметров и шума на характеристики сигма-дельта модуляторов второго порядка. По результатам моделирования выбрана оптимальная структура второго порядка, на основе которой спроектирован каскадный сигма-дельта модулятор. Для каскадного сигма-дельта модулятора разработаны системная модель, схемотехническое решение и топология. Разработанный каскадный имеет разрешающую способность 15.97 эффективных бит, полосу рабочих частот 20 кГц, занимает на кристалле площадь в 0.19 мм 2 и потребляет 12 мВт мощности. Устройство с такими характеристиками может применяться в интерфейсах микромеханических датчиков и сенсоров.

The subject of the graduate qualification work is the design of MASH 2-2 sigma-delta modulator. The work is devoted to the design of MASH 2-2 sigma-delta modulator. The research upon several second order topologies was carried out on system and schematic levels. On a system level (Simulink, one of MATLAB software tools, was used) capacitors’ values variations and operational transconductance amplifier’s (OTA) non-idealities effect on second order topologies’ performance was examined. OTA’s requirements were obtained using the results of the simulation. On a schematic level (Cadence Virtuoso and X-FAB Silicon Foundries’ technology library XH018 were used) simulation was performed in order to examine second order topologies’ performance under process variation, temperature and noise. After that the topology with the best performance was used to design MASH 2 -2 sigmadelta modulator. System model, schematic and layout were designed for MASH 2-2 delta-modulator. As a result, MASH 2-2 sigma-delta modulator with 15.97 ENOB resolution, 20 kHz bandwidth, 0.19 mm 2 on-chip area and 12 mW power consumption was implemented. The designed device can be implemented into micromechanical sensors’ and transducers’ interfaces.