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用于超低频信号测量的高精度低功耗增量式模数转换器
【作者】 陈浩 孙权 张鸿 程军 张瑞智
【关键词】 超低频 增量式 模数转换器 斩波稳零 自校准
【摘要】针对超低频信号测量装置对模数转换器(ADC)的高精度、低功耗和小面积要求,提出了一种带有斩波稳零(CHS)和自校准技术的增量式模数转换器(I-ADC).I-ADC带有复位操作,可避免超低频信号带来的模式噪声.为了尽量降低功耗和芯片面积,I-ADC采用一阶结构,并通过增加一定的转换时间来实现14 bit的转换精度.该I-ADC采用斩波稳零技术来消除运放低频噪声和失调对其精度的影响,I-ADC的系统失调则采用上电自校准技术来消除.采用DongBu 0.5 μm BCD工艺完成了I-ADC电路及其调制器版图的设计.仿真结果表明:在-156.25～156.25 mV输入范围内,I-ADC转换误差的绝对值最大为21 μV,微分非线性误差的绝对值最大为0.12 bit,积分非线性误差的绝对值最大为0.21 bit,调制器的平均电流消耗仅为20 μA;调制器的版图面积仅为150 μm×310 μm;所设计的I-ADC可满足锂电池电量计等超低频测量系统所需的14 bit转换精度,并具有显著的低功耗和小面积优势.
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