Konzept für einen schnellen Delta-Sigma-Modulator in Switched Capacitor CMOS-Technologie:
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2013
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
1 MOTIVATION 1
1.1 DELTA-SIGMA-ANALOG-DIGITAL-KONVERTER 1
1.2 ZIELSETZUNG 3
1.3 AUFBAU DER ARBEIT 4
2 STAND DER TECHNIK 5
2.1 DELTA-SIGMA-MODULATOREN 5
2.1.1 GRUNDLAGEN 5
2.1.2 MODULATOREN ZWEITER ORDNUNG 9
2.1.3 KASKADIERTE MODULATOREN 12
2.1.4 SMASH 14
2.1.5 FILTER HOEHERER ORDNUNG 16
2.1.6 NULLSTELLEN DER N T F 18
2.1.7 PARAMETER 2 0
2.2 SCHALTUNGSTECHNIKEN 2 2
2.2.1 EINTEILUNG 22
2.2.2 G M -C-INTEGRATOREN UND G M -LC-FILTER 23
2.2.3 AKTIVE RC-INTEGRATOREN 2 5
X I
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IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
2.2.4 SC-INTEGRATOREN 2 8
2.3 NICHTIDEALITAETEN 3 0
2.3.1 ENDLICHE VERSTAERKUNG 3 0
2.3.2 BANDBREITE 3 4
2.3.3 RAUSCHEN 34
2.3.4 LADUNGSINJEKTION UND TAKTUEBERSPRECHEN 36
2.3.5 NICHTLINEARITAET 37
2.3.6 JITTER 39
2.3.7 LECKSTROEME 4 0
2.3.8 WEITERE NICHTIDEALITAETEN 41
2.4 SCHNELLE CT-MODULATOREN 41
2.5 SCHNELLE SC-MODULATOREN 43
3 LOESUNGSANSATZ 45
3.1 FRAGESTELLUNG 45
3.2 GESCHWINDIGKEITSGRENZEN DER SC-TECHNIK 4 6
3.3 UEBERWINDUNG DES VERSTAERKUNGS-BANDBREITE-DILEMMAS 48
3.4 DELTA-SIGMA-MODULATOR-ARCHITEKTUREN 4 9
3.4.1 TOPOLOGIE MIT VORWAERTSKOPPLUNG 49
3.4.2 SMASH 52
3.4.3 EINSTUFIGE TOPOLOGIEN 56
3.4.4 AUSWAHL 6 0
4 ENTWURF DES TESTCHIPS 63
4.1 SPEZIFIKATION 63
4.2 SYSTEMSIMULATION 64
4.3 SYSTEMENTWURF 68
4.4 SCHALTUNGSENTWURF 7 1
4.4.1 VERWENDETE CMOS-TECHNOLOGIE 7 1
XII
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
4.4.2 OPERATIONSVERSTAERKER 72
4.4.3 INTEGRATOREN 81
4.4.4 QUANTISIERER 83
4.4.5 SONSTIGE KOMPONENTEN 87
4.4.6 GESAMTSYSTEM 9 2
4.5 LAYOUT 94
5 MESSUNGEN UND ERGEBNISSE 97
5.1 MESSSYSTEM 97
5.2 ERGEBNISSE 101
5.2.1 VORBEMERKUNGEN 101
5.2.2 ERSTE MESSUNGEN 102
5.2.3 HIGH-PERFORMANCE-MESSUNGEN 103
5.2.4 VARIATION DER TAKTFREQUENZ 106
5.2.5 STROMAUFNAHME 107
5.3 DISKUSSION 108
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 111
6.1 ZUSAMMENFASSUNG 111
6.2 AUSBLICK 113
LITERATURVERZEICHNIS 115
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