طراحي مدولاتور دلتا سيگما چهار بيتي بر پايه كوآنتايزر SAR با استفاده از يك DAC تك بيتي اشتراكي

Design of a four-bit delta-sigma modulator based on successive approximation (SA) quantizer using single-bit shared DAC

در اين مقاله، يك مدولاتور دلتا سيگما جديد بر پايه ثبات تقريب گر متوالي ارائه شده است. كوآنتايزر تقريب گر متوالي (SAR) استفاده شده در اين ساختار براي پيش بيني خروجي انتگرالگير از مبدل ديجيتال به آنالوگ (DAC) موجود در فيدبك مدولاتور استفاده مي كند، كه باعث حذف مبدل ديجيتال به آنالوگ داخلي كوآنتايزر تقريب گر متوالي شده است. در روش پيشنهادي تعداد سطوح مبدل ديجيتال به آنالوگ كاهش پيدا كرده است كه مي توان هر سطح را توسط يك مبدل ديجيتال به آنالوگ تك بيتي و با كمك انتگرالگير موجود در مدولاتور توليد نمود. بنابراين نياز به يك مدار تطبيق المان پويا از بين رفته و در نتيجه، مصرف توان و سطح اشغالي كاهش مي يابد. براي مطالعه ي عملكرد روش پيشنهادي يك مدولاتور دلتا سيگما چهار بيتي مرتبه سوم و بصورت چند طبقه در تكنولوژي 180 نانومتر طراحي و شبيه سازي شده است. همچنين نتايج شبيه سازي نسبت سيگنال به نويز و اعوجاج 92/86 دسي بل، محدوده پويا 105/53 دسي بل و مصرف توان 2/5 ميلي وات را با تغذيه 1/8 ولتي نشان مي دهد. شاخص شايستگي در پهناي باند 20 كيلو هرتز و نرخ فرا نمونه برداري 42 نيز برابر 174/5 دسي بل شده است.

In this research, a new multi-bit delta-sigma modulator based on successive approximation (SA) quantizer with single-bit Digital to Analogue Converter (DAC) is presented. SA quantizer utilizes the feedback DAC of modulator to predict the output of integrator, which results in elimination of the internal DAC of the quantizer. In proposed method, the number of level in feedback DAC is reduced and each level is generated by a single-bit DAC within additional clock pulses. Therefore, it eliminates the requirement for a dynamic element matching (DEM) circuit and reduces the power and area consumption. In order to study the performance of proposed method, a third order cascaded delta sigma modulator is designed and simulated in 180nm CMOS technology. The simulation results illustrate a signal to noise and distortion ratio (SNDR) of 92.86 dB, dynamic range (DR) of 105.53 dB and power consumption of 2.5 mW from a 1.8V supply. The figure of merit for an input bandwidth of 20 KHz and oversampling ratio (OSR) of 42 is equal to 174.5 dB.