高精度音频多位sigma-delta调制器设计  

Design of high-resolution audio multibit sigma-delta modulator

作　　者：石立春[1,2] 杨银堂[1] 李迪[1] 吴笑峰[1] 丁瑞雪[1] 梁宏军[2] 

机构地区：[1]西安电子科技大学微电子学院,宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室,陕西西安710071 [2]西安通信学院基础部,陕西西安710106

出　　处：《中南大学学报（自然科学版）》2010年第2期592-599,共8页Journal of Central South University:Science and Technology

基　　金：国家杰出青年基金资助项目(60725415);国家高技术研究发展计划(“863”计划)项目(2009AA01Z258,2009AA01Z260)

摘　　要：设计一个内部采用4位量化器的二阶单环多位sigma-delta调制器。为解决反馈回路中多位DAC元件失配导致的信号谐波失真问题,该sigma-delta调制器采用CLA(Clocked averaging algorithm)技术提高多位DAC的线性度,同时采用动态频率补偿技术增加积分器的稳定性。调制器信号频率带宽为24kHz,过采样率(OSR)为128,采用尺寸为0.5μm的CMOS工艺,工作电压为5V。测试结果表明:在输入信号频率为20kHz时,信噪比(SNR)达103dB,调制器输出信号无杂波动态范围为102dB;整个调制器功耗为87mW,芯片总面积为2.56mm2。A two-level single-loop multi-bit sigma-delta modulator was designed with a 4-bit quantizer inside, and it was used for digital audio applications. The modulator used multibit quantization and the dynamic element matching （DEM） technology was adopted to reduce the nonlinearity introduced by multibit quantizer. The modulator was fabricated in a 0.5 μm CMOS process and 5 V supply voltage, and the input signal bandwidth was 24 kHz at oversampling rate （OSR） of 128. The results show that when a signal of 20 kHz is input, the modulator can achieve a ratio of signal and noise of 103 dB and SFDR of 102 dB. The whole modulator dissipates 87 mW, and the total area of the die is 2.56 mm^2.

关 键 词：SIGMA-DELTA调制器 开关电容积分器 高精度 多位 

分 类 号：TN432[电子电信—微电子学与固体电子学]