學位論文
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Item 應用於音頻之低功耗三角積分調變器的設計與實現(2023) 陳家豪; Chen, Jia-Hao隨著半導體製程技術的進步，積體電路的元件尺寸能夠設計得越來越小，從而大幅度縮減晶片的面積，相對地供應電壓也能下降，以降低晶片的功率消耗。在當今技術的進步下，低功耗、高效能晶片不斷地推出，市場對此的需求也越來越高。類比數位轉換器有多種實現方式，其中三角積分調變器相較於其他類比數位轉換器，具有獨特的超取樣技術和雜訊移頻特性，不僅能降低非禮想效應對電路的影響，還能滿足市場對高效能、高解析度、低功耗的電路的需求。因此，該架構在在音頻及通訊領域得到廣泛應用。本文提出了一個1.4V的二階反向器基底的三角積分調變器，採用雜訊移頻逐次逼近式的方式實現類比數位轉換器，並採用了二階CIFF低失真架構。使用了自己式偏壓反向器基底積分器，不需要額外的共模回授和偏壓電路，從而改善了傳統運算放大器高功耗和佔用面積的缺點。此外，為了降低開關時脈饋入對電路影響，提出了分裂電容的方法，以提高運算放大器輸入電壓的穩定性和並減少開關寄生電容對效能的影響。提出的架構使用T18 0.18um 1P6M CMOS 製程技術。晶片核心面積為0.098mm2，此電路在取樣頻率4.5MHz，頻寬為20kHz，最佳效能為SNDR 88.29dB，SNR為88.63dB，ENOB為14.37 Bit。在1.4V供應電壓下功率消耗為113.1uW。Item 應用於音頻之二階三角積分調變器的設計與實現(2022) 婁德; Lou, Te在半導體產業的蓬勃發展下，CMOS製程技術不斷地進步，使得積體電路的尺寸越來越小且能在更低的供應電壓下操作，不論是晶片的面積或功率消耗都能得到大幅地下降。因此，市場上對於體積輕薄且高效能的電子產品的需求變得越來越高。在眾多的電子產品中，類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converter, ADC)都扮演著即其重要的角色，又尤其三角積分調變器(Delta-Sigma Modulator, DSM)為相當熱門的研究對象。因為其獨特的超取樣技術以及雜訊移頻的特性，能有效地降低類比元件非理想效應對電路效能的影響，並且能將信號頻帶內的雜訊大量地移至高頻。三角積分調變器大多應用於高解析度且窄頻的音頻設備中。本論文提出一個使用反相器基底積分器和相關電位移技術的二階雜訊移頻SAR ADC，結合 DSM 優秀的雜訊移頻特性和雜訊移頻逐次逼近式類比數位轉換器低功耗的優點，並藉由新提出的在輸出端採用相關電位移技術的反相器基底積分器去改善以往運算放大器高功耗的缺點。此架構能在電路複雜度相當低的條件下，實現低功耗且高解析度的類比數位轉換器。本研究使用 UMC 180nm 1P6MCMOS 製程實現，供應電壓為 1.2V，取樣頻率為 3.072 MHz，頻寬為音頻應用的20 kHz，量測所能達到的 SNDR 為 80.7 dB，總功率消耗為 103 μW，效能指標FoMS為 163.5 dB。