JSSC 2010第6期Data Converters0.18μmDelta-Sigma ADCNeural Network Accelerator

A High-Resolution Low-Power Incremental 61 ADC With Extended Range for Biosensor

一种用于生物传感器的高分辨率低功耗增量ADC，结合扩展计数技术提升性能。

0.18μm CMOS, 1.8V, 1MS/s, 90.1dB动态范围, 86.3dB SNDR, 38.1mW功耗

高分辨率低功耗增量ADC生物传感器ΣΔ调制

▸创新点1：采用增量ΣΔ调制技术（方法创新），通过结合过采样和输入多路复用能力，实现了高分辨率和低噪声性能，特别适用于生物传感器阵列的信号处理需求。

▸创新点2：结合扩展计数技术提升分辨率（方法创新），通过类似扩展计数的技术显著提高了增量ΣΔ调制器的分辨率，实现了90.1 dB的动态范围和86.3 dB的峰值信噪比（SNDR）。

▸创新点3：两步转换过程提高静态线性度（系统创新），通过第二阶增量ΣΔ调制器和逐次逼近ADC的两步转换过程，实现了增强的分辨率和改进的静态线性度，同时保持输入输出样本的一一映射。

▸创新点4：低功耗设计（电路创新），在0.18-μm CMOS技术中实现，仅消耗38.1 mW的功耗，在1.8 V电源电压下达到1 MSample/s的转换速率，适合便携式生物传感器应用。

Abstract

A calibration-free, high-resolution analog-to-digital converter designed for a bioluminescence sensor array employs incremental sigma-delta /40/6/1/41modulation to combine the ad- vantages of oversampling with an input multiplexing capability. The resolution of incremental /6/1 modulators can be improved signiﬁcantly by means of a technique similar to extended counting. In the approach proposed in this paper, analog-to-digital conver- sion is accomplished with a two-step process in which the res