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近年来,随着集成电路设计技术和制造工艺的不断进步,MEMS传感器技术也得到了快速发展。模数转换器(ADC)作为连接传感器和数字信号处理单元的桥梁,其性能很大程度上决定了整个系统的性能。这使得高性能ADC成为国内外研究的重点。本文针对微惯性测量单元对ADC低功耗、高精度的性能需求,并结合sigma-delta ADC高精度和SAR ADC高能量效率的优点,给出了一种基于SAR量化器的连续时间sigma-delta调制器的设计。首先从低功耗的角度出发确定了连续时间调制器的拓扑结构。再根据课题性能指标,利用工具箱中的函数完成对调制器噪声传递函数的设计,并通过增加零阶反馈路径来修复由于环路延时而发生改变的噪声传递函数。然后对调制器的系数进行合理缩放使积分器的输出符合实际情况。最后对积分器、时钟抖动和反馈DAC的非理想特性利用Simulink搭建行为级仿真模型,综合考虑非理想因素后确定各个模块的电路参数,主要是确定积分器电路中运算放大器的参数。在多位量化器的结构选取上,本文选择基于电容顶板采样的SAR ADC,该结构与传统结构相比采样保持电路的电容减少一半,同时也减少了转换过程中电容充放电次数。为了避免使用高频时钟发生器,设计了异步控制电路产生内部电路的时钟信号。针对电流舵型的反馈DAC中单位电流源数目过多的问题,在多位量化器后加入了一阶数字sigma-delta数据截断器来减少电流源数目,同时信噪比也不会明显下降。最后采用SMIC0.18um工艺完成了对整个连续时间sigma-delta调制器的电路设计。电路仿真结果表明,调制器在1.8V的电压下消耗0.98m W的功耗,从频谱图可以得出调制器的信噪比达到104.4d B,有效位数17.05位。考虑热噪声后其噪底低于-120d B,谐波失真小于-100d B,在100Hz带宽范围内的动态范围大于110d B。