JSSC 2020第9期Digital Circuits65nmNeural Network Accelerator

A 0032-mm² 433-fJStep 100-200-MHz IF 2-MHz Bandwidth Bandpass DSM Based on Passi

基于被动N路径滤波器的带通ΔΣ调制器，实现高能效和宽频调谐范围。

65nm CMOS, 0.032mm², 100-200MHz IF, 2MHz带宽, 55.5dB SNDR, 150µW

带通ΔΣ调制器被动N路径滤波器高能效宽频调谐小面积

▸创新点1：采用被动N路径滤波器实现谐振器，显著提升功率效率并减小面积（0.032 mm²），同时支持100-200 MHz宽中频调谐范围（方法创新）

▸创新点2：仅需单一开环放大器作为有源元件，通过全局负反馈和前置被动N路径滤波器降低输入幅度，减少功耗至150 µW并放宽开关设计约束（电路创新）

▸创新点3：建立线性周期时变系统模型，量化分析非理想特性，为被动N路径DSM设计提供理论框架（理论创新）

▸创新点4：在65nm CMOS工艺下实现433-fJ/step能效，SNDR达60.5 dB（175MHz时），Walden FoM为43.3 fJ/conv-step（性能创新）

Abstract

In this article, we demonstrate a bandpass (BP) delta–sigma modulator (DSM) using passive N-path ﬁlters to implement resonators for high power efﬁciency, wide intermediate-frequency (IF) tuning range, and small area. The fourth-order modulator loop requires only one active element: an open-loop ampliﬁer. The input magnitude of the ampliﬁer is small due to the modulator’s global negative feedback and the passive N-path ﬁlter preceding it. This lowers the power consumption of the ampliﬁer and rela