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Low-Power Low-Voltage Sigma-Delta Modulators in Nanometer CMOS

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1#
發表於 2008-3-11 11:52:59 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
Contents
0 Y4 i: \, d5 w. b& }# [List of Tables
7 {$ F. x$ o+ T1 _6 b- A) U$ CList of Figures8 U$ y' D) }3 p. R
Symbols and Abbreviations* |; k2 ^( c: \8 I( U; ]" d+ o8 q
Physical5 h# M6 S2 a; X" }) J6 q
1 Introduction 13 e0 k. _) s: \; ~; }: }9 e6 o8 q
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
( L, L. r  O# Z; C1.2 Outline of the Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2' a! I1 L% f9 Z: R' i7 W; o9 n+ Z
2 ADCs in Nanometer CMOS Technologies 32 l& O  h/ `: D: p
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3% _# O: p1 i- ~% |) S7 s
2.2 Scaling-Down of CMOS Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . 3% g9 M; n1 n& j7 t
2.2.1 Driving Force of the CMOS Scaling-Down . . . . . . . . . . 4
8 L9 j; o) @( S5 K8 F2.2.2 Moving into Nanometer CMOS Technologies . . . . . . . . . 5( l: Y/ @- T5 Y) C' x
2.3 Impact of Moving into Nanometer CMOS to Analog Circuits . . . . . 61 \; P1 L0 K. g7 w
2.3.1 Decreased Supply Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 v/ n5 z7 u* y/ e9 c, Z) G9 R8 P2.3.2 Impact on Transistor Intrinsic Gain . . . . . . . . . . . . . . 7, \+ s9 U( f/ C
2.3.3 Impact on Device Matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9/ c8 {$ n, ^4 |6 t
2.3.4 Impact on Device Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10; ]6 u: k5 G) i9 {& i6 J
2.4 ADCs in Nanometer CMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
, s( s. O: U7 e, _6 q8 d2.4.1 Decreased Signal Swing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13( U% S& X9 K" L/ B
2.4.2 Degraded Transistor Characteristics . . . . . . . . . . . . . . 13
, J: b6 O" S* Y1 @4 K$ P2.4.3 Distortion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
7 U2 b' n# T1 t$ |0 mvii" M  K, n8 o& ~+ g5 r9 K. e/ R
2.4.4 Switch Driving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
' K$ m/ x/ a' t2 `; [2.4.5 Improved Device Matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17& W* L/ U1 I/ {# k; l% s
xi# `& I6 B2 h7 a7 u; x5 y
xiii
; B. }1 t- y# I" J" `  dxxi
: W" c9 y& F/ C9 ~2 J1 [/ \. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi3 T; ?# `& R4 W( h& j
Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi# l4 U( _7 C" f1 a, M2 ^4 L
CONTENTS0 T/ c) u  r) E% _, s* y/ q/ A$ s
2.4.6 Digital Circuits Advantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 o, M5 [; r9 I/ N
2.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
8 o6 R; i. E0 T( K3 Principle of - ADC 19
. i* g3 ?4 p* p' r/ @3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1 A, a+ j4 j1 a( @; a# p3.2 Basic Analog to Digital Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 B: ]& ?# S: X9 ^2 X7 T
3.3 Oversampling and Noise Shaping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
" o5 q8 N7 U! q( I& F/ L3.3.1 Oversampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 z2 ]5 [' D1 r1 W9 \# F- d
3.3.2 Noise Shaping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 {. y0 y7 C7 h1 Z6 m' I5 i  h; v  `
3.3.3 - Modulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29. X* O# r, j4 M0 M% o, \
3.3.4 Performance Metrics for the - ADC . . . . . . . . . . . . 31
0 ^& q, z4 {9 P! Z% j3.4 Traditional - ADC Topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33! \( g' b, l/ S% |
3.4.1 Single-Loop Single-Bit - Modulators . . . . . . . . . . . 33- q* p  E' x. e' O- z9 f: ]3 b6 ~
3.4.2 Single-Loop Multibit - Modulators . . . . . . . . . . . . 37
$ I8 H! J8 ?# M- P+ W3.4.3 Cascaded - Modulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39, h/ c' Y* z! f; f6 y
3.4.4 Performance Comparison of Traditional - Topologies . . 46! i$ A7 N9 g& Y& w
3.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 D1 ?( J, M3 E9 A3 P# d
4 Low-Power Low-Voltage - ADC Design in Nanometer CMOS: Circuit; N. c( m, M- Y4 U* e8 W1 N$ h( O
Level Approach 47
3 |7 [4 O0 M7 C# n/ K( x% L% Q4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
* n6 w4 [) x0 s; e4.2 Low-Voltage Low-Power OTA Design . . . . . . . . . . . . . . . . . 48- D% ^0 _; i" I% ~& b
4.2.1 Gain Enhanced Current Mirror OTA Design . . . . . . . . . . 49
+ _/ i. |! ?; L  x3 ?4.2.2 A Test Gain-Enhanced Current Mirror OTA . . . . . . . . . . 53$ m! g# t% l, x0 R, S
4.2.3 Implementation and Measurement Results . . . . . . . . . . . 540 x4 ?! \8 `! j( D, f
4.2.4 Two-Stage OTA Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556 @0 N0 A+ q. ~8 {7 P, z# i; W
4.3 Low-Voltage Low-Power - ADC Design . . . . . . . . . . . . . . 66
4 J2 k5 E) d" H3 L+ o0 `5 m4.3.1 Impact of Circuit Nonidealities to - ADC Performance . . 661 k6 x" ^! j% a) _- I2 |' I7 v
4.3.2 Modulator Topology Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
- W  U1 W* o$ p- N- f; Q" K4.3.3 OTA Topology Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69# P- k7 F4 u/ N& ?5 Q6 a
4.3.4 Transistor Biasing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4 E/ q2 [8 y% s; q4.3.5 Scaling of Integrators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
* g7 |8 @7 G! h: V6 |4.4 A 1-V 140-μW- Modulator in 90-nm CMOS . . . . . . . . . . . 76- s! {# t- V: @9 p; X% J
4.4.1 Building Block Circuits Design . . . . . . . . . . . . . . . . 76
' P9 T0 Q3 I, H4 m. I3 f1 Wviii; L/ W' b8 A: j
4.4.2 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 808 c) w: J7 [: ^0 M
4.4.3 Measurement Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82; E4 [" X4 _& z7 B& |; b: l! M
4.5 Measurements on PSRR and Low-Frequency Noise Floor . . . . . . . 87. }# U- w! a( c+ N- |2 D
4.5.1 Introduction of PSRR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
' V3 h5 K0 B: m* K4.5.2 PSRR Measurement Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887 v9 X: g8 e6 M. L9 I) F- U7 G
4.5.3 PSRR Measurement Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5 k0 d! _  y7 q, {4.5.4 Measurement on Low-Frequency Noise Floor . . . . . . . . . 95
/ J9 C7 I1 _1 q. s) G4.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96" U( ]9 H5 W, S0 J( ?9 A. A
5 Low-Power Low-Voltage - ADC Design in Nanometer CMOS: System. p+ W+ \' q0 Z' A) n. C6 @& s
CONTENTS ix' s; K. D7 c, i/ b5 W: m4 _
CONTENTS
3 O- B) I/ n4 M7 O, b6 Conclusions 149
, r2 ^: f* b1 `9 w! f1 @Bibliography 1516 J: W3 R2 ?1 d. ~) a& Q
Index 157
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2#
發表於 2009-7-27 00:59:35 | 只看該作者
看不太懂
1 z8 {1 p% C' L3 p可能還沒學過吧
) s, C% a! ~- B+ }$ R現在只能單純推一下
! O# f9 S4 G3 X8 M7 C謝大大分享
3#
發表於 2009-11-25 11:44:09 | 只看該作者
謝謝大大的分享~知識因分享而壯大!
4#
發表於 2009-11-25 23:28:40 | 只看該作者
感覺是非常實用的內容
$ X: r/ m& B8 F9 K' P( Q/ d感謝大大的分享~~
  ~+ k# ~- V; y/ y1 V: @9 H8 c1 u希望能對SDM有所認識與了解
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