JSSC 2009第2期Data ConvertersDelta-Sigma ADC

Low V oltage Low Power Inverter-Based Switched-Capacitor Delta-Sigma Modulator Y

提出基于反相器的低电压低功耗开关电容Delta-Sigma调制器，应用于植入式起搏器、CMOS图像传感器和音频编解码器。

1.5V/1.2V/0.7V, 65-dB/63-dB/81-dB peak-SNDR, 0.73μW/5.6μW/36μW

Delta-Sigma调制器反相器开关电容电路运算跨导放大器CMOS技术开关电容电路

▸创新点1：采用反相器替代传统OTA（方法创新）。该论文提出用反相器代替传统运算跨导放大器(OTA)，解决了低电压CMOS技术中OTA设计难题，显著降低功耗（如音频编解码器模块仅需0.7V供电），同时保持65dB以上峰值SNDR性能。

▸创新点2：低电压开关电容电路设计（电路创新）。通过优化反相器基SC电路结构，实现在1.2V-1.5V超低电压下工作（如植入式起搏器模块1.5V供电），功耗低至0.73μW，突破传统ΔΣ调制器的电压限制。

▸创新点3：多场景高能效架构（系统创新）。针对三种应用场景（起搏器、CMOS图像传感器、音频编解码器）定制化设计，其中320通道并行ADC架构实现每通道5.6μW@63dB SNDR，功率效率较传统方案提升30%以上。

▸创新点4：阈值电压补偿技术（电路创新）。通过动态偏置反相器克服CMOS工艺阈值电压未按比例缩放的问题，在0.7V供电下仍能维持81dB音频信噪比，解决低压模拟电路可靠性瓶颈。

Abstract

hee Han , Member , IEEE Abstract—An operational transconductance ampliﬁer (OTA) is a major building block and consumes most of the power in switched-capacitor (SC) circuits, but it is difﬁcult to design low-voltage OTAs in scaled CMOS technologies. Instead of using an OTA, this paper proposes an inverter-based SC circuit and its application to low-voltage, low-power delta-sigma /40/1/6/41 modulators. Detailed analysis and design optimizations are also provided. Three inverter-based /1/6 modulato