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研究生:鄭子俞
論文名稱:全差動三角積分調變器應用於生醫音頻前端電路
論文名稱(外文):The Fully Differential Sigma Delta Modulator for Biomedical Audio Front-End Circuit
指導教授:蘇朝琴
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電機學院IC設計產業專班
學門:商業及管理學門
學類:其他商業及管理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:53
中文關鍵詞:全差動三角積分調變器反相放大器高動態範圍
外文關鍵詞:fully differential sigma-delta modulatorinverter amplifierhigh dynamic range
相關次數:
  • 被引用被引用:4
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本論文使用了反相放大器取代一般全差動放大器,實現一個高動態範圍、低電壓、低面積且低功率的全差動三角積分調變器。由於電子心脈聽診器或是助聽器這類產品多是攜帶式且利用電池提供供應電源,所以低電壓、低面積與低功率消耗為主要的需求。
我們的架構中,利用反相放大器搭配由相位產生器生成的四個互不相重疊相位進行切換,分別處理差動訊號。利用取樣保持電路將積分器訊號分別保存在電容之中,最後使用動態比較器及閂對差動輸出訊號作比較。
此晶片使用TSMC 0.18μm 製程來實現,晶片面積包含腳位約0.35mm2,達到低面積的需求。預定使用一般的電池提供供應電源約1.2V,設定電路的取樣頻率約為2.56MHz,系統訊號頻寬20kHz。可以得到其動態範圍93dB,最高SNR 約87dB,最高SNDR 約81dB,消耗功率約141μW。
In this thesis, we use inverter amplifiers to replace fully differential ones to implement a high dynamic range fully differential sigma delta modulator. Because the electron stethoscope and hearing aids are portable and using batteries to provide supply voltage, low-voltage and low power consumption are the key design consideration.
In our structure, we use tri-state inverter amplifiers and four nonoverlapping phases to deal with the differential input signals. A sample and hold circuit used to separate the differential output signal of the integrator. Finally, we use a dynamic comparator and latch to compose the quantizer.
This chip is designed in TSMC 0.18μm CMOS process, and the chip area is about 0.35mm2. Our design is in the biomedical audio frequency, from 20Hz to 20 kHz. The power supply voltage is 1.2V, and the sampling frequency is 2.56MHz. The sigma delta modulator has a SNR of 87dB, a SNDR of 81dB, a dynamic range of 93dB. It consumes 144.36μW of power.
中文摘要 iii
英文摘要 iv
誌 謝 v
目錄 vi
圖目錄 viii
表目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 基本概念 2
1.3 論文架構 4
第二章 三角積分調變器的基本概念 5
2.1 本章簡介 5
2.2 三角積分調變器 6
2.3 低階三角積分調變器 12
2.4 高階三角積分調變器 16
2.5 本章結論 17
第三章 全差動三角積分調變器之設計考量 19
3.1 本章簡介 19
3.2 系統架構及設計規格考量 20
3.3 數值積分法 22
3.4 切換式電容積分電路 24
3.5 本章結論 30
第四章 全差動三角積分調變器 應用於生醫音頻前端電路 31
4.1 本章簡介 31
4.2 反相放大器組成之全差動積分器 32
4.3 反相放大器 35
4.4 相位產生器 40
4.5 量化器 42
4.6 模擬結果及佈局圖 45
4.7 本章結論 48
第五章 結論 49
5.1 規格比較 49
5.2 論文總結 51
參考文獻 52
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