Интеграторы на переключаемых конденсаторах для широкополосных сигма-дельта модуляторов с большим динамическим диапазоном

• Автор: Круглов, Юрий Викторович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

1.1. Архитектуры, электрические схемы и характеристики КМДП ОИТУН, наиболее часто применяемые в интеграторах на переключаемых конденсаторах.

1.1.1. Быстродействие однокаскадных КМДП ОИТУН.

ОИТУН с постоянным режимным током.

Увеличение быстродействия ПК интеграторов применением метода

динамического режимного тока в КМДП ОИТУ

ОИТУН с динамическим режимным током, не зависящем от сигнала Двухкаскадный ОИТУН с внешним управлением динамическим

режимным током

Однокаскадный ОИТУН с внешним управлением динамическим

режимным током и изменяемой архитектурой

ОИТУН с динамическим режимным током, зависящем от сигнала

с адаптивным режимным током.

Двухкаскадный КМДП операционный ИТУН с адаптивным режимным
Однокаскадный ОИТУН с внешним по отношению к дифкаскаду
узлом управления адаптивным режимным током
Псевдодифференциал ьный ОИТУН.
Зависящая от сигната модуляция напряжения питания в усилителях
с адаптивным режимным током.
Однокаскадиые усилители класса АВ
Однокаскадный усилитель класса АВ для относительно высокого
напряжения питания.
Однокаскадный усилитель класса АВ для относительно низкого напряжения питания.
Однокаскадный ОИТУН типа Супер Класс АВ.
1.1.2 Выбор архитектур вспомогательных усилителей для активных
каскодных транзисторов
1.2. Архитектуры, электрические схемы и характеристики аналоговых проходных ключей, наиболее часто применяемые в интеграторах на переключаемых конденсаторах
1.2.1. Некоторые особенности стандартного КМОП ключа
1.2.2. Проводимость канального ключа с вольтодобавкой.
2. Операционный ИТУН с модифицированным методом управления адаптивным режимным током в составе быстродейсгвующего интегратора
л
2.1 Принцип работы операционного ИТУН с модифицированным методом управления адаптивным режимным током
2.2 Вспомогательные усилители активных каскодных транзисторов.
2.3 Вопросы приближения характеристик ОИТУ1 с адаптивным режимным током к характеристикам линейной системы
2.3.1 Переходные процессы в ПК интеграторе на базе телескопического
ОИТУН с адаптивным режимным током.
2.4. Результаты моделирования нелинейных искажений
3. канальный проходной ключ с модифицированным блоком волыодобавки
4. Применение телескопического ОИТУН с адаптивным режимным током
в интеграторе на ПК в составе СДМ.
4.1 Расчет суммарного шума на выходе ПК интегратора.
4.1.1 Составляющие спектральной плотности и мощности приведенного
ко входу прямого шума ПК интегратора
4.1.2 Составляющие спектральной плотности и мощности приведенного
ко входу шума выборки ПК интегратора.
4.2 Уменьшение прямого шума ПК интегратора с динамическим режимным током применением метода модуляции демодуляции.
4.3 Динамический диапазон ПК интегратора и сигма дельта модулятора .
Выводы.
5. Краткое описание тестового кристалла и результатов его тестирования .
5.1. Стенд проверки работоспособности тестового кристалла.
Заключение.
Литература


Предложен метод адаптивного управления динамическим режимным током телескопического ОИТУН в составе ПК интегратора, позволяющий увеличить быстродействие ПК интегратора при одновременном уменьшении динамических нелинейных искажений, увеличении динамического диапазона и уменьшении потребления тока. Адаптивное форсирование режимного тока производится при непосредственном суммировании переменной составляющей входного сигнала с постоянной составляющей напряжения на затворах транзисторов генераторов режимного тока. На базе предложенного метода улучшения частотных характеристик блока вольтодобавки модифицирована его электрическая схема. В ОКР Абонент для разработки СФ блока Пятиразрядный сигма дельта модулятор второго порядка для применения в широкополосных линиях связи, в состав которого входят телескопические ОИТУН с адаптивным динамическим режимным током и аналоговые канальные ключи с модифицированными узлами вольтодобавки. Указанный СФ блок создан в соответствии с нормативной документацией ШИЛГ . РМ, ШИЛГ . РМ, ШИЛГ . РМ, ШИЛГ . Для проектирования и изготовления по 0. Предложенный метод адаптивного управления динамическим режимным током в ОИТУН универсален и может быть использован для проектирования как сигма дельта АЦП с непрерывной во времени обработкой сигнала, так и других типов АЦП например, конвейерных. Методика использования телескопического ОИТУН с адаптивным режимным током для создания ПК интеграторов в составе широкополосного СДМ с высоким динамическим диапазоном. На седьмой международной научнотехнической конференции Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники, Дивноморское, Россия, сентябрь г. Зеленоград, ноябрь г. На восьмой всероссийской межвузовской научнотехнической конференции студентов и аспирантов. Основные результаты работы отражены в печатных работах. Диссертационная работ состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы из наименований и приложений. Объем диссертации составляет 3 страницы текста и включает рисунков и таблиц. Базовым элементом большинства ПК систем является интегратор па ПК далее также ПК интегратор, содержащий собственно ПК и операционный усилитель ОУ 1 3 . На рис. ПК интегратор с задержкой, наиболее широко используемый в 1К системах. Рис. Типичный полностью дифференциальный ГК интегратор с задержкой. Нарис. С переключаемый конденсатор С2 интегрирующий конденсатор Сп паразитная взодная емкость ОИТУН полная емкость нарузки включая паразитную емкость выходного узла ОИТУН Упст входное синфазное напряжение ОИТУН треугольником здесь и везде в дальнейшем обозначается узел, подключенный к аналоговому нулю Р2. В качестве аналоговых ключей используются как канальные транзисторы, как правило, с вольтодобавкой, так и КМДП ключи. ОУ используются однокаскадные и двухкаскадные операционные источники тока, управляемые напряжением ОИТУН. Среди всех типов ОИТУН наиболее быстродействующими являются однокаскадные 1 3 , поэтому наиболее применяемыми в ПК интеграторах типами ОИТУН являются именно однокаскадные ОИТУН типа ведомый каскод англ. Оба типа ОИТУН имеют специфические достоинства и недостатки, учет которых особенно актуален в настоящее время ввиду уменьшающегося максимального напряжения питания дискрегноаналоговых ИМС. В дальнейшем будем рассматривать только однокаскадные ОИТУН. Архитектуры наиболее широко применяемых однокаскадных полностью дифференциальных ОИТУН типов вложенный каскод и телескопический с активными каскодами приведены на рис. На рисунках V напряжение синфазной обратной связи V2 и V2 потенциалы истоков каскодных транзисторов УЫа, постоянное смещение на затворе источника тока. ОИТУН тина вложенный каскод с входными Р канальными транзисторами широко применяется из за достаточно высокого быстродействия. Дополнительным достоинством является возможность установления входного синфазного напряжения, сколь угодно близкого к потенциалу V отрицательного питания нулевой потенциал при однополярном питании. Уп
Сг. Сь
Рис. Типичный полностью дифференциальный ОИТУН типа вложенный каскод с Р канальными входными транзисторами. Рис. Типичный полностью дифференциальный телескопический ОИТУН с канальными входными транзисторами.