《電子技術應用》
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智能溫度傳感芯片中Δ-Σ調制器的設計
來源:電子技術應用2011年第2期
嚴 琴
廈門大學 嘉庚學院機電系,福建 廈門361005
摘要: 從模數轉換的基本理論出發, 在對一階Δ-Σ調制器原理深入解析的基礎上,得到Δ-Σ ADC動態輸入范圍的計算方法。利用Matlab simulink 建立了二階Δ-Σ調制器系統模型,對調制器電路進行仿真和參數優化,對其性能進行了有效評估。使用軌對軌折疊式共源共柵運算放大器作為調制器的積分器,增大了調制器的動態輸入范圍;設計的高速比較器將NMOS 負載管交叉耦合從放大器輸出端引入正反饋,提高了轉換速度。設計實現了一款適用于14 bit溫度轉換芯片的二階△-∑調制器,信噪比SNR可達87 dB。
中圖分類號: TN761.91
文獻標識碼: A
文章編號: 0258-7998(2011)02-0039-03
Design of Δ-Σ modulator in smart temperature sensor chip
Yan Qin
Department of Electronic-mechanical Engineering, Tan Kah Kee college, Xiamen University, Xiamen 361005,China
Abstract: From the basic theory of analog-digital conversion, on the basis understanding the principle of 1st order Δ-Σ ADC,calculate the dynamic input range of Δ-Σ ADC modulator,study the 2nd order Δ-Σ ADC modeling through simulink,then simulate and design parameters of the modulator,last make an effective performance evaluation. Use rail-to-rail folded-cascode op Amp, increase the dynamic input range of modulators; Based on the positive feedback gain improved principle, design high-speed comparators, greatly improving the conversion speed.Design and impement a second order △-Σ modulator for the 14 bit temperature conversion chip, the SNR is 87dB.
Key words : Δ-Σ modulator;Matlab modeling;rail to rail


    傳統的A/D、D/A轉換器常采用單純的電阻網絡設計,其優點是對采樣率要求不高。由于A/D轉換器精度的提高,傳統的轉換器在深亞微米工藝下很難實現。Σ-ΔADC是一種基于由Inose和Yasuda在1962年提出的Σ-Δ噪聲整形技術的過采樣型A/D轉換器,通過速度換取精度, 降低了對電路性能的要求, 是實現高精度ADC的一種有效方式[1]。由于Σ-Δ調制器具有的噪聲整形作用,現代集成微加速度計越來越多采用Σ-Δ調制器來實現一個模數轉換過程,實現數字信號輸出是未來智能傳感器必備的條件之一[2]。   
1 一階Δ-Σ調制器的分析
    圖1所示為一階積分電路,在輸入和反饋通道上加入增益環節,同時也避免了Δ-Σ調制器模型積分器飽和現象的發生。這里采用反相積分器,clk1與clk2為一對非重疊時鐘脈沖,clk1d為clk1 delay時鐘,Vcm為虛地。若不考慮反饋,在clk1時,采樣電容C1上的電荷為Q1=C1×Vin,當clk2積分相到來時,積分電容C3上的電荷量是Q2=C3×(Vcm-Vout)。

   
2 二階Δ-Σ調制器的設計
    如圖2所示,為二階Δ-Σ調制器模型。模型包括:信號源sin wave、增益模塊gain、單位延遲積分unit delay、比較器relay、頻譜分析模塊B-FFT。相對于非延時積分器,采用延時積分器的一個很大的好處在于運

放不

    二階 Δ-Σ需要選擇合適的A/C,改善動態范圍和使輸入積分器飽和的線性度,使輸入積分器的輸入電壓擺幅減小。本文采用軌對軌輸入的折疊共源共柵放大器,因此積分器輸入范圍為0~5 V,輸出范圍0.3 V~4.7 V。通過MATLAB建模,使積分器各輸入輸出處在工作范圍內,仿真得到各系數A=0.3,B=0.6,C=0.8,D=0.6。當輸入信號變化快時,輸出數字信號更加密集,進行FFT分析,仿真得到SNR的結果為 87 dB。
    圖3為本文設計的二階Δ-Σ調制器的具體電路框圖。由開關電容積分器、鎖存比較器和1位D/A組成。表1表述了該電路的時序工作狀態。當nT時刻clk1導通時,第一級積分器的采樣電容C1對Vin(nT)電壓采樣,此時,第二級積分器采樣電容C4對Vo1[(n-1)T]進行采樣,鎖存比較器將數據QB[(n-2)T]輸出。當clk2導通時,第一級積分器積分,得到Vo1(nT),第二級積分器積分得到Vo2[(n-1)T],同時鎖存比較器對積分輸出電壓Vo2[(n-1)T]進行比較,得到Q(n-1),計數器輸入數據QB[(n-2)T]。當(n+1)T時刻,clk1導通時,C1對Vin[(n+1)T]采樣,C4則對Vo1(nT)采樣;鎖存比較器將數據QB[(n-1)T]輸出;clk2導通時,第一級積分器積分,得到Vo1[(n+1)T],第二級積分器積分得到Vo2(nT),同時鎖存比較器對積分輸出電壓Vo2(nT)進行比較,得到Q(n),計數器輸入數據QB[(n-1)T]。由此可知,從信號輸入到調制器輸出QB,信號延遲了兩個周期。

    一位D/A反饋,采用開關電容結構實現。當第二級積分器的輸出大于Vcm的時候,比較器的輸出Q=1,QB=0。當控制時鐘的采樣相clk1到達時,clk1d&Q=1,電容C3被充電到Vref+。當積分相clk2到達時,儲存在C3上的電荷,被傳送到放大器負輸入端,與C1上的電荷相減以后,進行積分,使得積分器的輸出下降。反之,當比較器輸出Q=0,QB=1時,電容C3被充電到Vref-,當積分相到達時,電荷相加積分后,使積分器的輸出上升。這樣就完成了1位D/A的轉換,系統形成了負反饋,使得數字輸出如影隨形地跟隨模擬輸入。  
3 二階Δ-Σ A/D調制器的仿真
    CMOS溫度傳感模塊將溫度信號轉換成與之對應的電壓信號,并經過電平移位,增強其驅動能力。轉換得到的電壓信號進入二階Δ-Σ調制器,鎖存比較器得到的數字信號再進入14 bit計數器進行計數。靜態仿真波形如圖4,在25 ℃下,溫度傳感模塊輸出電壓經過電平移位后VTOUT=2.6 V,即為二階Δ-Σ調制器的輸入。 

    動態仿真采用了頻譜分析FFT法,仿真條件為:輸入正弦信號頻率為800 Hz,幅值為0.4 V,得到系統總的輸入輸出波形的SPICE仿真波形如圖5所示。在輸入信號平衡點附近的區間,輸出信號變化比較快,而在輸入信號接近于最大值時,輸出信號變化較慢。這正是由Δ-Σ調制器是對前后兩個采樣值之差進行量化引起的,因為在平衡點附近,輸入信號變化很快,而在最大值附近輸入信號變化相對緩慢。根據輸出的仿真結果,利用HSPICE編寫FFT的網表對調制器的輸出信號進行FFT處理,以求得該系統的信噪比。求得的輸出信號的功率譜密度如圖6??梢缘玫皆撓到y的信噪比SNR為82 dB,有效位數。可以看到HSPICE的仿真結果與Matlab中的仿真結果SNR=87 dB不同,這是由于Δ-Σ 調制器的非理想特性造成,如時鐘抖動、開關噪聲、積分器有限帶寬和飽和電平等。

    智能溫度傳感芯片集成了帶隙基準電壓電路、偏置電路和控制時鐘產生電路等外圍模塊。利用Matlab simulink對二階Δ-Σ調制模塊進行建模、仿真和參數設定;采用軌對軌折疊式共源共柵放大器增大信號輸入范圍;并利用正反饋的高速鎖存比較器,提高了轉換速度。應用Cadence和HSpice仿真工具對系統進行了仿真,并從仿真結果來看,其信噪比為 82 dB,精度可以達到14 bit,測溫動態范圍為-50 ℃~150 ℃。在完成電路設計的基礎上,應用Cadence的Vituoso Layout Editor完成了系統的所有版圖設計,通過了基本的版圖驗證,證明其符合生產流片的要求,并進行樣片的生產,已經成功流片和測試。
參考文獻
[1] YAO L,STEYAERT M,SANSEN W.A 1 V 140 uW 88 dB  audio sigma delta modulator in 90 nm CMOS[J].IEEE Journal of Solid-state Circits,2004,39(11):1182-1817.
[2] HORN G V D,HUIJSING J H.Integrated smart sensor  calibration[J].Analog Integrated Circuits and Signal Processing,1997,14:207-222.
[3] David A Johns,Ken Matin著模擬集成電路設計[M].曾朝陽譯.機械工業出版社.2005:283-288.
[4] Amourah Mezyad M,Geiger Raudall L.A High Gain Stategies Using Positive-feedback Gain Enhancement Technique,Circuit and Sustems[C].2001.ISCAS.The 2001 IEEE International Symposium on,2001:631-634.

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