一個雙采樣雙延遲型開關電容諧振子的研究設計

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1、一個雙采樣雙延遲型開關電容諧振子的研究設計

2、第1　一個雙采樣雙延遲型開關電容諧振子的研究設計湯小虎，魏同立（東南大學微電子中心，　南京　210096）　摘要：在研究了開關電容諧振子的基礎上，提出了一個新穎的高性能的雙采樣的雙延遲式諧振子，傳輸函數(shù)級的分析和模擬表明該諧振子具有高的陷波Q值和精確的陷波頻率。與以前報告的雙延遲式諧振子進行了比較。分析了電路中非理想特性對該諧振子性能的影響并給出了模擬結果，結果表明該諧振子對電路中非理想特性不敏感，并具有好的輸出按比例縮放特性，適宜用于低功耗高性能的帶通SigmaDelta調制器中。關

3、鍵詞：雙延遲式諧振子；開關電容諧振子；帶通SigmaDelta調制器；模數(shù)轉換SigmaDelta調制器（簡稱SDM）基本的工作原理是一個負反饋的濾波通路環(huán)繞著一個低分辨率的量化器（通常是一個一位的量化器），它將量化噪聲整形偏離要轉化信號的頻帶。傳統(tǒng)的低通SigmaDelta調制器將量化噪聲整形偏離接近真流的低頻，而帶通SigmaDelta調制器（簡稱BPSDM）將量化噪聲整形偏離中頻，實現(xiàn)頻帶抑制功能需要一個諧振子電路。當時鐘頻率很高的時候，諧振子的性能受到模擬電路中非理想特性的限制，非理想特性包括運放的有限直流增益和有限單位

4、增益帶寬，當這兩個參數(shù)不充足時，不僅諧振子的陷波Q值下降而且陷波頻率會產(chǎn)生偏移。另外，在T．Salo［1］［2］和M．Keskin［3］提出的諧振子之前報告的雙延遲型諧振子電路中的反饋電容作為一個采樣電容連接到運放上作為運放的一個負載，當減小運放的輸出擺幅時必將增大其功耗，即不具備好的輸出按比例縮放特性（Scaling），對于低電源電壓的BPSDM來說這是一個極為不利的屬性。本文在研究以前報告的諧振子的基礎上提出一個雙采樣雙延遲型諧振子，對它進行了理論研究和比較，分析了電路中非理想特性對該諧振子電路性能的影響。1　諧振子的z域表

5、示在z域中，理想情況下諧振子在單位圓上有兩個共軛極點，但是由于電路中存在非理想特性，極點的模r通常不等于理想值1，諧振子的兩個共軛極點可以表示為：令諧振子的增益為g0，則諧振子的傳輸函數(shù)可改寫為下式：理想情況下k1接近0，k2接近為1。對于陷波頻率為的諧振子，相對陷波頻率誤差為：由式（6）可知，相對陷波頻率誤差主要受k1項影響，k2項的影響可以忽略不計。陷波Q值［1］為：由式（7）知，陷波Q值主要受k2項影響，k1項的影響可以忽略不計。由上可知，諧振子電路中的非理想特性將使陷波頻率發(fā)生偏移，陷波Q值下降。典型地，陷波頻率的偏移比

6、陷波Q值的下降更嚴重，因為陷波頻率偏移使得BPSDM的SNR（信躁比）下降的更快。因此，設計一個陷波頻率精確的諧振子是很有必要的。2　開關電容諧振子的結構開關電容諧振子電路有多種不同的結構，如前通歐拉型（FE）［4］、無損耗離散積分器型（LDI）［4，5］、雙延遲型（DD）［6］和偽兩路型（P2P）［7，8］等。最近最常使用的是P2P和DD型諧振子，通常再采用雙采樣技術［9］來增加采樣頻率，而不會增加時鐘的速率或要求更快的運放的建立時間。前通歐拉型諧振子（如圖1所示）包含兩個相同的積分器及反饋系數(shù)D和R，假設積分器由于電容失配引

7、入的增益誤差為m，則它的傳輸函數(shù)為：