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手持式应用通常需要高精度的模拟电路模块,因为使用电池的缘故,对低功耗的要求也日趋强烈。在音频系统中,一个重要模块就是模数转换器,由于过采样Sigma-Delta ADC对电路的失配不敏感。同时,过采样ADC不需要像奈奎斯特率ADC一样需要大滚降的抗混叠滤波器,因此在音频系统中Sigma-Delta模数转换器得到了广泛的应用。通过采用过采样技术和噪声整形技术,当应用低位量化时,Sigma-Delta模数转换器可以获得高精度和高线性度。其中量化器的量化位数,过采样率,环路滤波器的阶数是提.高Sigma-Delta调制性能的三个最主要因素。提高其中任一个参数都会导致其它设计参数的折衷,例如功耗,面积,复杂度等等。双采样和MASH结构是在不显著增加功耗的情况下,两种有效提高调制器信噪比的技术。本文将对两种高精度低功耗的结构:应用双采样运放共享技术的CIFF结构和MASH结构的Sigma-Delta模数转换器的结构进行设计,并在功耗和精度方面进行比较,然后进行横向对比。首先介绍了 Sigma-Delta模数转换器的发展与现状,然后介绍了关于调制器的基本原理。最后对MASH结构调制器和CIFF调制器进行非理想特性的建模仿真,得到具体电路的设计指标,并针对TSMC0.35μmCMOS2P4M工艺,3.3V电源电压,完成了调制器各个模块的电路,以及MASH结构和应用双采样运放共享技术的CIFF结构的设计与仿真。信号带宽为22KHz,采样频率为11.264MHz,3阶MASH结构的信噪比达到109.4dB,功耗38mW, 3阶CIFF结构的信噪比达到95.0dB,功耗为22.34mW,与近年来发表的有关音频信号的低功耗Sigma-Delta调制器相比,本文设计的结构具有相当或较好的优值。针对调制器输出码流,设计相应的多级抽取滤波器,由CIC滤波器,CIC补偿滤波器和两个半带滤波器共同完成256倍的降采样率。仿真结果表明,该多级抽取滤波器的通带纹波小于0.03dB,阻带衰减大于120dB。