디지털 잡음 결합을 이용한 디지털 견고 다단 잡음 정형 델타-시그마 변환기

Abstract

본 연구에서는 다단 잡음 정형 구조와 후속 지연되는 디지털 잡음 결합을 포함하는 델타 시그마 변환기를 제안한다. 다단 잡음 정형 구조는 다수의 아날로그-디지털 변환기와 그 출력을 제어하는 디지털 필터를 통해 양자화 잡음을 감소시키는 기법이다. 또한, 디지털 잡음 결합은 루프 필터의 차수 증가 없이 디지털 필터로 제어된 양자화 잡음을 이용하여 추가적인 잡음 정형을 제공한다. 기존의 다단 잡음 정형 구조는 잡음 상쇄를 통해 성능을 향사 시키는데, 델타 시그마 변환기 내의 비이상성을 고려 할 때 누설 성분에 의한 성능 제한 요소를 고려해야 한다. 이와 다르게 제안 구조에서는 양자화 잡음의 크기에 비례하여 잡음 정형 차수를 높이는 구조를 제안하고자 한다. 이를 통해 누설 성분에 대한 요소가 없는 다단 잡음 정형 구조를 제안한다. 이 때, 디지털 잡음 결합을 통한 양자화 잡음은 후속 디지털 필터에서 제어되어 추가적인 양자화 잡음 감소에 도움을 준다. 이는 28nm CMOS 공정을 사용하고, 95.7dB 의 SNDR 특성과 142.67uW의 전력 소모에 해당하는 프리-레이아웃 시뮬레이션 결과를 얻었다.