طراحی مدولاتورهای سیگما-دلتا با سرعت بالا و ولتاژ بسیار پائین

Abstract

امروزه پائین آوردن ولتاژ منبع تغذیه مدارهای دیجیتال جهت کاهش توان مصرفی و همچنین پیاده سازی سیستمهای عملی در داخل یک تراشه مورد نظر می‌باشند. با توجه به آنالوگ بودن اکثر سیگنالهای عملی نیاز به ساخت مبدل های آنالوگ به دیجیتال در داخل یک تراشه توام با مدارهای دیجیتال در ولتاژهای پائین ضروری است. از طرفی در اکثر کاربردهای مخابرات باسیم و بدون سیم نیاز به مبدلهای آنالوگ به دیجیتال سریع و با دقت بالا می‌باشد. مدولاتورهای سیگما-دلتا جهت کاربردهای دقت بالا و همچنین سرعتهای متوسط کارائی چشمگیری از خود نشان می‌دهند. در این مقاله، طراحی این نوع مدولاتورها در سرعتهای بالا و ولتاژ بسیار پائین و همچنین دقت بالا مورد بررسی قرار خواهند گرفت. یک نوع مدولاتور با ساختار جدید برای کاربردهای سرعت بالا و ولتاژ پایین معرفی خواهد شد. نحوه طراحی ساختار این نوع مکدولاتورها به تفصیل مورد بررسی قرار می‌گیرد. یک تقویت کننده عملیاتی جدید برای پیاده سازی مدولاتور معرفی شده، پیشنهاد خواهد شد. نحوه طراحی سایر مدارهای لازم برای پیاده سازی مدولاتور در سطح مداری مودر بحث قرار می‌‌گیرند. مدولاتور مرتبه چهارم طراحی شده با نرخ نایکوئیست خروجی 5/2 مگا هرتز و دقت 15 بیت در ولتاژ منبع تغذیه 2/1 ولت با نرم‌افزار HSPICE شبیه سازی شده است. مقدار SNDR ماکزیمم و محدوده دینامیکی آن در شبیه سازی مداری با در نظر گرفتن کلیه نویزهای مداری به ترتیب برابر با 90 و 5/92 دسیبل هستند. توان مصرفی آن در حدود 40 میلی وات است.