노이즈 커플링 구조가 적용된 오디오용 다이나믹 줌 아날로그-디지털 변환기

Abstract

본 논문에서는 기존의 다이나믹 줌 아날로그-디지털 변환기 구조에 기존의 잘 알려져 있는 noise coupling 기법을 적용하여, 적분기의 개수를 줄이고도 동일한 차수를 가지는 모듈레이터를 설계할 수 있다는 점[4]과 샘플링 주파수, 오버샘플링 비율(oversampling ratio, OSR)을 감소시킬 수 있다는 점[5]에 착안하여 기존 구조보다 회로의 복잡도와 전력 효율 측면에서 더욱 개선된 새로운 다이나믹 줌 아날로그-디지털 변환기의 구조를 제안한다. 1.8 V 서플라이 전압을 사용했을 때의 behavioral simulation를 진행하였다. 축차 비교형 아날로그-디지털 변환기의 해상도는 5 Bit로 사용하였다. 또한 오버 레인징(over-ranging) Factor M은 4를 사용하였다. 입력 신호의 크기를 1.44 V, 입력 신호의 주파수는 1.191 kHz, 샘플링 주파수는 5.12 MHz을 사용하였을 때 125.583 dB의 신호 대 잡음 및 왜곡 비(signal-to-noise and distortion ratio, SNDR)을 가지며 이는 20.569 Bit의 유효 비트수(effective number of bit, ENOB) 값을 가지는 것을 의미한다. 또한 -128.312 dBc의 전고조파 왜율(total harmonic distortion, THD)과 약 120 dB의 동적 범위(dynamic range, DR)을 가지는 것을 확인하였다.|By applying noise coupled architecture with two integrators, this paper proposes a new architecture which is a three-order discrete time zoom ADC for audio applications. Thus, the hardware complexity and power efficiency are improved than previous architecture. The leakage of quantization noise of SAR ADC called Fuzz is suppressed by residue feedforward path modifying signal transfer function(STF) of delta sigma modulator. In 20 kHz bandwidth, this architecture achieves 125.583 dB signal to quantization noise and distortion ratio(SQNDR), 128.894 dB signal to quantization noise ratio(SQNR), -128.312 dBc total harmonic distortion(THD) and about 120 dB dynamic range(DR).