모바일 기기용 센서를 위한 저전력 고해상도 델타 시그마 모듈레이터 설계

Abstract

모바일 디바이스의 전류 소모를 줄이기 위해서 아날로그 디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC) 등의 회로들이 낮은 소모 전력으로 신뢰성 있게 동작하는 저전력 모바일 어플리케이션에 적용될 수 있는 저전력 고해상도 델타 시그마 모듈레이터를 제안한다. 스위칭 타이밍 제어를 통한 커패시턴스 제어가 가능한 스위치드 커패시터 회로와 그 제어 방법을 제안한다. 최적화된 NTF 구현을 위해 작은 계수도 구현될 수 있도록 스위칭 타이밍 제어를 이용하여 필요한 커패시턴스를 제어한다. 제안된 회로는 CIFF 구조를 사용하여 저전력으로 동작할 수 있게 하였다. 이는 각 적분기 출력 범위를 감소시켜 OTA의 출력 headroom 조건을 완화시킨다. 높은 slew rate가 필요하지 않게 되므로 저전력 설계가 가능하다. 신호 대역 25 kHz 에서 샘플링 주파수 12.8 MHz 로 동작하며 전력 3.42 mW 을 소모하여 SNR 109 dB, SNDR 107 dB를 달성하였다. 제안된 회로는 Hynix 0.18um 공정으로 설계되었고, 전체 칩의 크기는 1.2×1.2 〖mm〗^2 이다.