应用于MEMS惯性器件的高精度Σ-Δ调制器

摘要

为了实现微电子机械系统(MEMS)惯性器件的高精度数字化输出,设计了一款单环5阶Σ-Δ调制器。利用Matlab在系统级完成了Σ-Δ调制器的结构设计,确定调制器为带有零点优化的级联积分器前馈(CIFF)结构,并在Simulink中完成了调制器非理想模型的建立。在电路设计时,调制器整体采用全差分的开关电容电路来实现。为了降低整体调制器的噪声,在第1级积分器中加入了斩波稳定模块,并采用了具有低回踢噪声的动态比较器作为一位量化器。本设计在0.18μm BCD工艺下实现,工作电压为5 V、采样频率为500 kHz、过采样率为128时,调制器的功耗约为4.25 mW,有效位数为19.06 bit。